北邮过程控制第5节

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1、第4章被控过程的数学模型7/26/20211解析法建模7/26/20212单容过程纯滞后7/26/20213多容过程容量滞后7/26/20214一阶环节实验法建模7/26/20215（2）确定一阶时延环节的参数如果曲线呈现S形状,则该过程可用一阶惯性+时延环节近似一阶惯性+时延环节的传递函数三个参数需要确定时延时间7/26/20216的确定方法不变和的确定步骤是：即：相应的阶跃响应表达式为选取两个不同时刻t1，t2，代入两边取自然对数，求解化简可得：这样便求出和先将阶跃响应转化为标么值7/26/20217（3）确定二阶环节的参数二阶无

2、时延环节阶跃响应曲线传递函数为：三个需要确定的参数的确定与一阶环节确定方法相同的确定采用两点法。二阶无时延环节的输入、输出关系为其中为阶跃输入的幅值7/26/20218取曲线上任意两个时刻的坐标求解可得0.4y(∞)，0.8y(∞)7/26/20219注意：用这种方法确定T1和T2时，应满足的条件当时，应为一阶环节其中当时，应为二阶环节其中时，应为二阶以上环节。当对于n阶环节传递函数可以按近似计算大小由下表确定其中n可以根据的n12345678101214t1/t20.320.460.530.580.620.650.670.6850.

3、710.7350.757/26/202110（4）确定二阶时延环节的参数二阶时延环节阶跃响应曲线传递函数为：需确定参数在阶跃响应曲线上，通过拐点F作切线得纯滞后时间，容量滞后时间以及、的确定与前面所讲的相同，而总的纯滞后时间7/26/202111可以证明：与的关系为其中在的约束条件下，可以解得和这个方程为超越方程，求解比较复杂，通常采用图解法7/26/202112方波响应曲线法7/26/202113第五章简单控制系统设计7/26/2021145.1简单控制系统设计简单控制系统是只对一个被控参数进行控制的单回路闭环控制系统。是最基本的过

4、程控制系统,是构成复杂过程控制系统的基础。广义对象7/26/202115控制方案的确定、仪表的选型和调节器的参数整定是过程控制系统设计的重要内容。7/26/2021165.2控制方案的确定控制方案的确定主要包括系统被控参数的选择、测量信息的获取及变送、控制参数的选择、调节规律的选取、调节阀（执行器）的选择和调节器正、反作用的确定等内容。5.2.1被控参数的选取1）决定性作用的、直接参数作为被控参数2）与直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数3）当采用间接参数时，该参数对产品质量应具有足够高的控制灵敏度4）考虑工艺上的合理性和

5、所用测量仪表的性能、价格、售后服务等因素对于一个已经运行的生产过程，被控参数往往是由工艺要求事先确定的。7/26/2021175.2.2控制参数的选择5.2.2.1过程特性对控制质量的影响1.干扰通道特性对控制质量的影响R(s)=07/26/202118假设为一单容过程，其传递函数为若单容过程具有纯时延时间则：则：(式2)(式3)系统输出与干扰之间的传递函数为(式1)7/26/202119(1)干扰通道的影响：越大，由干扰引起的输出也越大，被控参数偏离给定值就越多。在系统设计时应尽可能选择静态增益小的干扰通道，以减小干扰对被控参数的影

6、响。当(式2)(2)干扰通道的影响为惯性环节，对干扰具有“滤波”作用，越大，“滤波”效果越明显，因此干扰通道的时间常数越大，干扰对被控参数的动态影响就越小，因而越有利于系统控制质量的提高。7/26/202120(3)干扰通道的影响的存在，仅仅使干扰引起的输出推迟了一段时间因此，的存在并不影响系统的控制质量。(式3)7/26/202121(4)干扰进入系统位置的影响7/26/202122干扰进入系统的位置越远离被控参数，对系统的动态控制质量越有利。但从静态看，这会使干扰引起被控参数偏离给定值的偏差相对增大，这对系统的控制品质又是不利的。

7、因此需要权衡它们的利弊。7/26/202123(1)控制通道2.控制通道特性对控制质量的影响的影响在调节器增益一定的条件下，当控制通道静态增益越大时，则控制作用越强，克服干扰的能力也越强，系统的稳态误差就越小；与此同时，当，被控参数对控制作用的反应就越灵敏，响应越迅速。但是，当调节器静态增越大益一定越大时，系统的开环增益也越大，这对系统的闭环稳定性是不利的。因此，在系统设计时，应综合考虑系统的稳定性、快速性和稳态误差三方面的要求。7/26/202124(2)控制通道的影响如果控制通道的时间常数太大，则调节器对被控参数变化的调节作用就不

8、够及时，系统的过渡过程时间就会延长，最终导致控制质量下降；但当太小，则调节过程又过于灵敏，容易引起振荡，同样难以保证控制质量。在系统设计时，应使控制通道的时间常数既不能太大也不能太小。7/26/202125产生的原因：(