《(3)--2.1 过程动态数学模型—动态特性数学模型.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(3)--2.1 过程动态数学模型—动态特性数学模型.ppt（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、过程控制工程“Process Control Engineering”第二章 过程动态数学模型动态特性数学模型本节目录CONTENS1 过程动态数学模型定义及建模的目的要求2典型工业过程动态特性分类3典型工业过程动态特性自衡非振荡过程4典型工业过程动态特性无自衡非振荡过程5典型工业过程动态特性自衡振荡过程6典型工业过程动态特性反向特性过程1.过程动态数学模型定义及建模的目的要求u过程动态特性数学模型定义l静态数学模型是过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系l动态数学模型是过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态数学关系u建立过程动态数学模型的目的l分析和设计控制系统方案的需要l控
2、制系统投运、控制器参数整定的需要l操作优化、故障检测和诊断、操作方案制定的需要l用于新的控制系统的开发和研究1.过程动态数学模型定义及建模的目的要求u对过程动态数学模型的要求l正确:模型应正确反映过程的主要特征；l可靠:模型具有复现性，能较长期地反映过程主要特征；l简单:模型能方便地被用于指导过程控制策略的计算，能容易地被用于实施和易于对模型参数的估计；l其他要求:实时性好，具有一定鲁棒性、具有适应过程参数变化的能力等。u工业生产过程常用过程动态特性l阶跃输入信号下过程的响应特性表示过程动态特性n自衡过程/稳定对象l(1)自衡的非振荡过程l(2)自衡的振荡过程n非自衡过程l例如：某些液位对象与
3、某些放热反应器2.典型工业过程动态特性分类3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程国家级精品课程国家级精品课程-过程控制工程过程控制工程自衡非振荡过程：过程能自动地趋于新稳态值的特性称为自衡性。在外部阶跃输入信号作用下，过程原有平衡状态被破坏，并在外部信号作用下自动地非振荡地稳定到一个新的稳态，这类工业过程称为具有自衡的非振荡过程。自衡非振荡过程特点l自衡性：过程能自发地趋于新稳态值l非振荡性：过渡过程无振荡3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程国家级精品课程国家级精品课程-过程控制工程过程控制工程具有自衡的非振荡过程的特性可用如下传递函数描述：l具有时滞的一阶环节：l具有时滞的二阶非振荡环节：
4、l第一种形式是最常用的。其中，K是过程的增益或放大系数，T是过程的时间常数，是过程的时滞(纯滞后)。传递函数描述传递函数描述过程的时滞(纯滞后)举例纯滞后时间纯滞后时间 0 0与皮带输送机的传送速度与皮带输送机的传送速度v和传送距离和传送距离L有如下关系：有如下关系：3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程示例：3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程n 物料平衡方程：问题讨论：如何采用SimuLink建立被控过程的仿真模型并设置初始运行状态?n 出口流量与液位的关系：3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程3.典型工业过程动态特性自衡非振荡过程该被控过程是稳定
5、的，为什么?4.典型工业过程动态特性无自衡非振荡过程 液位储罐的出料采用定量泵排出，当进料阀开度阶跃变化时，液位会一直上升到溢出或下降到排空！4.典型工业过程动态特性无自衡非振荡过程无自衡非振荡过程：该类过程没有自衡能力，它在阶跃输入信号作用下的输出响应曲线无振荡地从一个稳态一直上升或下降，不能达到新的稳态。这类过程的响应如图所示。无自衡非振荡过程特点：l无无自衡性自衡性：过程过程不不能自发地趋于新稳态值能自发地趋于新稳态值l非振荡性非振荡性：过渡过程无振荡过渡过程无振荡 具有无自衡的非振荡过程的特性可用如下传递函数描述：l具有时滞的积分环节：l具有时滞的一阶和积分串联环节：4.典型工业过程动
6、态特性无自衡非振荡过程过程阶跃响应曲线过程阶跃响应曲线5.过程动态数学模型自衡振荡过程 自衡振荡过程：也称衰减振荡过程。该类过程具有自衡能力，在阶跃输入信号作用下，输出响应呈现衰减振荡特性，最终过程会趋于新的稳态值。工业生产过程中这类过程不多见。自衡振荡过程自衡振荡过程特点：特点：（1）自衡性自衡性：过程能自发地趋于新稳态值过程能自发地趋于新稳态值；（2 2）振荡性振荡性：过渡过程从一个稳态以衰减振荡形式趋于另一个稳态过渡过程从一个稳态以衰减振荡形式趋于另一个稳态对象实例对象实例输入信号阶跃输入信号阶跃变化时，显示变化时，显示指针输出变化，指针输出变化，该过程是自衡该过程是自衡振荡过程振荡过程传递函数描述传递函数描述过程阶跃响应曲线过程阶跃响应曲线6.过程动态数学模型反相特性过程国家级精品课程国家级精品课程-过程控制工程过程控制工程传递函数描述传递函数描述对象实例对象实例反相特性过程特点l反相特性：开始和终止出现反相变化l有一个正零点谢谢聆听！本 节 重 点l对被控过程动态数学模型的要求；l典型工业被控过程动态数学模型！