过程动态特性建模与分析.ppt

阶跃响应测试法2 精选 * 精选文档 广义对象矩形脉冲响应测试法 是矩形脉冲的宽度 精选 * 精选文档 结 论 介绍了简单被控过程的机理建模方法与线性化问题； 讨论了调节阀“气开、气关〞形式与流量特性的选择原那么； 讲述了“广义对象〞的概念及其动态特性的典型测试方法。 精选 * 精选文档 下一讲预习讨论题 反响控制器正反作用的定义是什么？针对具体对象，如何选择控制器正反作用？ 如何评价一个控制系统的品质？ 描述P, PI 与 PID控制器的输入输出关系 对于常见的被控过程，为什么采用P控制器会产生余差而采用PI控制器能消除余差？ 为什么PID控制器中的微分作用在实际过程中使用的不多？ 数字PID的描述 PID参数整定方法 精选 * 精选文档 * 该被控过程是稳定的，why? * 该被控过程是不稳定的，why? 积分过程 * 纯滞后过程 * 对两种建模方法进行对比，引出灰箱建模 * 目的有优化、先控模型、参数设定、方案设计、故障诊断等 * 希望了解H与Qi之间的关系 * 非线性对象，需要进行线性化 * * 也称为单容过程 * * 经过扰动后达到新的稳态 * 假设A=1，R1＝2，R2=4 注意两条曲线的形状，注意曲线的纵坐标 * 前提是线性对象 * * * 由于设备和管道上的压力损失与通过的流量成平方关系，当总压一定时，随着阀开度增大，管道流量增加，调节阀上压降将逐渐减小，如上图所示。因此在相同的阀芯位移下，现在的流量要比调节阀上压降保持不变的理想情况小。而且随着阀开度越大，阀上压降所占的比重越小，流量与调节阀上压降保持不变的理想情况时的流量之间的差距越大。 * * * 63.2% * * 对两种建模方法进行对比，引出灰箱建模 * * 注意： 在实际过程中不会得到如此平滑的曲线 K是有单位的量，通常会进行无因次化变换 * * 注意：只用于线性系统，为什么？ 建模举例 #2 物料平衡方程： 流体运动方程： 精选 * 精选文档 建模举例 #2 物料平衡方程： 流体运动方程： 精选 * 精选文档 二阶过程仿真 无振荡的自衡过程 精选 * 精选文档 串联系统 精选 * 精选文档 一阶对象的串联系统 精选 * 精选文档 课堂练习2——一阶和滞后过程 精选 * 精选文档 课堂练习3 精选 * 精选文档 课堂练习3——仿真结果 精选 * 精选文档 工业过程控制对象的特点 除液位对象外的大多数被控对象本身是稳定自衡对象； 对象动态特性存在不同程度的纯迟延； 对象的阶跃响应通常为单调曲线，除流量对象外的被调量的变化相对缓慢； 被控对象往往具有非线性、不确定性与时变等特性。 精选 * 精选文档 换热器温度控制系统 过程描述与信号流程图 ? 精选 * 精选文档 温度控制系统的信号流程图 精选 * 精选文档 气动调节阀的构造 u(t)：控制器输出 ( 4~20 mA 或 0~10 mA DC)； pc ：调节阀气动控制信号〔 20~100kPa 〕； l：阀杆相对位置； f ：相对流通面积； q ：受调节阀影响的管路相对流量。 精选 * 精选文档 阀门的“气开〞与“气关〞 1. 气开阀与气关阀 * 气开阀： pc↑→ f↑ (“有气那么开〞) * 气关阀： pc↑→ f↓ (“有气那么关〞) 无气源( pc = 0 )时，气开阀全关，气关阀全开。 2. 气开/气关的选择原那么——平安性 * 假设无气源时，希望阀全关，那么应选择气开阀，如加热炉瓦斯气调节阀；假设无气源时，希望阀全开，那么应选择气关阀，如加热炉进风蝶阀。 精选 * 精选文档 调节阀的气开气关选择 精选 * 精选文档 调节阀的理想流量特性 调节阀理想流量特性：通过控制阀的流量和阀门开度之间的函数关系。 f 为相对流量；l 为相对开度： 线性阀〔1〕： 等百分比阀或称对数阀〔2〕： 精选 * 精选文档 阀阻比 S100：调节阀全开时的两端压降与系统总压降之比，即 调节阀工作流量特性 精选 * 精选文档 调节阀工作流量特性〔续〕 线性阀的特性变异 对数阀的特性变异 精选 * 精选文档 调节阀流量特性总结 线性阀：在理想情况下，调节阀的放大增益Kv与阀门开度无关；而随着管路系统阀阻比的减少，当开度到达50 ~ 70%时，流量已接近其全开时的数值，即Kv随着开度的增大而显著下降。 对数阀：在理想情况下，调节阀的放大增益Kv随着阀门开度的增大而增加；而随着管路系统阀阻比的减少， Kv 渐近于常数。 精选 * 精选文档 调节阀流量特性的选择 选择原那么： 仅当对象特性近似线性而且阀阻比大于 0. 60 以上〔即调节阀两端的压差根本不变〕，才选择线性阀，如液位控制系统；其他情况大都应选择对数阀。 精选 * 精选文