《过程计算机控制系统》教学课件合集（共8章）非AI生成.pptx

§1.1生产过程自动化的发展概况和趋势

§1.2过程控制系统及其组成

§1.3过程控制的特点及系统分类

§1.4过程控制的任务和要求

§1.5过程控制系统的质量指标;生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、减少成本、改善劳动条件、保证安全和提高劳动生产率重要手段，在社会生产的各个行业起着极其重要的作用。其发展经历了以下几个阶段：;集散控制系统（Distributedcontrolsystem,DCS），又称分布式控制系统，它是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的系统。既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

DCS包括四级：直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级。;浙大中控DCSJX-3000XP;西门子自动化与驱动集团(AD);SIMATICPCS7系统结构图;一、过程控制系统;1、原理图;例1：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统;1、原理图;例2：液位控制系统;过程变量的含义;(1)被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。

(2)检测、变送器：传感器课程中已做介绍。

(3)调节器：利用一定的控制算法计算出控制量。

(4)放大器：将控制信号进行放大以驱动调节阀。

(5)执行器：控制进料量。;过程计算机控制系统的组成;一、过程控制的特点;有常规控制系统、计算机控制系统。;是工业生产过程中应用最多的一种控制系统。在运行过程中，系统被控量的给定值保持不变或保持在规定的小范围内波动。;一、对过程控制的基本要求;以加热炉的控制为例;2、选择测量参数（被控量）;3、操作量的选择;4、控制方案的确定;5、选择控制算法;§1.5过程控制系统的质量指标;2、衰减率;指系统从受扰动作用时起，直到被控参数进入新的稳态值的（或）范围内所经历的时间，用表示。;§2.0引言

§2.1单容对象的动态特性

§2.2多容对象的动态特性

§2.3用响应曲线法辨识过程的数学模型§2.4用最小二乘参数估计方法的系统辨

识;数学模型:描述对象输入输出之间关系的数学表达式或图形表达式。 ;机理分析+系统辨识法：利用已知的??动机理和经验确定系统的结构和参数。使用于系统的运动机理不是完全未知的情况。;2、控制系统常见的数学模型：;2、传递函数模型;传递函数列写大致步骤：;§2.1单容对象的动态特性;;讨论：(1)、静态时，q1=q2，dh/dt=0；

(2)、当q1变化时?h变化?q2变化。

经线性化处理，有：;由式(2-6)和式(2-7)，有：;2、温度过程;根据动态能量平衡关系，有：;;3、具有纯延迟的液位系统;纯延迟单容水箱及其响应曲线;无自平衡过程(P16):指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后，不经过操作人员或仪表等干预，仅依靠其自身能力不能重新恢复平衡状态的过程。;;§2.2多容对象的动态特性;;;对于多容对象，如下页图所示：;;二、无自平衡能力的双容过程;三、相互作用的双容过程;;返回;问题的提出：;实验时往往会对正常生产造成影响。;矩形脉冲响应见下页图;;三、由过程阶跃响应曲线确定其数学模型;1、无滞后一阶惯性环节的参数确定;2、一阶纯滞后惯性环节的参数确定;b、两点计算法;两点的选取要满足：代表曲线特征、计算方便。为此我们取;如果阶跃响应曲线如下图坐标系中形式，可以将纵坐标右移至处，在坐标系中利用上述两点计算法进行建模，最后模型的纯延迟时间

。;选取坐标系中响应曲线上两点：

和，得、（见下页图），带入上式，简化得：;如果有纯延时，则在二阶环节后加上。;其中：;切线法;4、非自平衡过程的参数确定（略）;响应曲线法建模仿真;返回;最小二乘类参数辨识方法主要包括：

最小二乘参数估计算法、最小二乘递推算法、增广最小二乘法、广义最小二乘法和多级最小二乘法。;一、参数估计的最小二乘法;参数估计的最小二乘法原理：;上述最小二乘法：适合于理论分析、占内存大、计算量大，

不适合在线辨识。;递推最小二乘法计算步骤：

;说明：最小二乘法所采用的系统模型是一致的，不同的辨识方法所采用的模型不同。对实际辨识问题来说，应该选用什么样的模型，没有一般的原则可循。总的来说，可先选择简单