过程控制系统建模方法课件.ppt

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1、第二章过程控制系统建模方法数学模型:指过程在各输入量的作用下，其相应输出量变化的函数关系数学表达式。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.几个概念干扰:内干扰---调节器的输出量u(t)；外干扰---其余非控制的输入量。通道:输入量与输出量间的信号联系。控制通道:控制作用与被控量间的信号联系扰动通道:扰动作用与被控量间的信号联系Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5C

2、lientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.研究并建立数学模型的目的(1)、设计过程控制系统、整定调节器参数。(2)、指导生产工艺设备的设计。(3)、进行仿真实验研究。(4)、培训运行操作人员。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.建模方法分类为了成功地设计一个控制系统，需要准确地建立被控对象的数学模型。建立被控对象的数学模型，一般可采用多种方法，大致可分机理法和测试法

3、两大类。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1过程控制系统建模概念2.1过程控制系统建模概念2.1.1建模概念要想建立一个好的数学模型，要掌握好三类主要的信息源：(1)要确定明确的输入量与输出量(2)要有先验知识(3)试验数据Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLt

4、d.数学建模的信息源可用图2.1表示Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.2过程控制系统建模的两个基本方法(1)机理法建模(2)测试法建模Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(1)机理法建模用机理法建模就是根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关的平

5、衡方程如：物质平衡方程，能量平衡方程，动量平衡方程以及反映流体流动、传热、传质、化学反应等基本规律的运动方程，特性参数方程和某些设备的特性方程等，从中获得所需的数学模型。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(2)测试法建模测试法一般只用于建立输入输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。它的主要特点是把被研究的工业过程视为一个黑匣子，完全从外特性上测试和描述它的动态性质，因此不需要深入掌握

6、其内部机理。然而，这并不意味着可以对内部机理毫无所知。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.2机理建模方法2.2.1单容对象的传递函数(1)单容水糟Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.单容对象的传递函数△Qi由调节阀开度u加以控制，流出量△Qo则由用户根据需要

7、通过负载阀来改变。被调量为水位h，它反映水的流入与流出之间的平衡关系。现分析水位调节阀开度扰动下的动态特性。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.各量定义Qi:输人水流最的稳态值，m3/s；△Qi：输人水流量的增量，m3/s;Qo：输出水流量的稳态值,m3/s；△Q0：输