工业系统的驱动、测量、建模与控制下册 教学课件 作者 王孙安 任华 第24、25、26章.ppt

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1、第24章　工业系统静态、动态特性测试24.1　温度系统的特殊问题24.1.1　温度系统的特点24.1.2　电热器的功率调节基本电路24.2　训练内容24.3　阅读材料24.1　温度系统的特殊问题24.1.1温度系统的特点24.1.2电热器的功率调节基本电路24.1.1　温度系统的特点很多工业系统都与温度有关，温度是工业系统中最常需要监控的变量之一。温度控制是一种典型的过程控制。温度系统有一些特点，例如：温度系统与外部环境之间存在着热交换，会造成系统的时变性和非线性；与外部环境之间的热交换往往造成对温度的扰

2、动，如果系统的绝热不好，这种扰动可能很严重。24.1.2　电热器的功率调节基本电路1.单向晶闸管2.双向晶闸管1.单向晶闸管图24-1　单向晶闸管图形符号及纯电阻负载时的主回路电流a)图形符号　b)纯电阻负载时的主回路电流波形2.双向晶闸管图24-2　双向晶闸管图形符号及纯电阻负载时的主回路电流a)图形符号　b)纯电阻负载时的主回路电流波形24.2　训练内容1.了解温度静态和动态特性的特点。2.了解晶闸管可控整流。24.2　训练内容图24-3　一种简单的双向晶闸管触发电路24.2　训练内容图24-4　AD

3、590温度传感器构成的测温电路24.2　训练内容表24-1　温度系统静态特性测试原始记录24.2　训练内容表24-2　温度系统动态特性测试原始记录24.3　阅读材料如果假定一个对象内部各点的传热性能完全相同，内部各点温度相等，边界面上各点的传热条件完全相同，这个对象就是一个均质等温系统。如果环境温度恒定，系统置于恒定温度的环境中足够长时间，初始温度T(0)通常与环境温度相同。第25章　工业系统的解析建模与仿真25.1　线性定常系统的解析建模25.1.1　时域解析模型与时域分析25.1.2　解析建模的方法2

4、5.2　一、二阶线性定常系统的解析建模25.2.1　机械系统25.2.2　电路系统25.2.3　液位系统25.3　一、二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.3.1　一阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.3.2　二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.4　一、二阶线性定常系统的单位阶跃响应25.4.1　一阶线性定常系统的单位阶跃响应及时域分析第25章　工业系统的解析建模与仿真25.4.2　二阶线性定常系统的单位阶跃响应及时域分析25.5　系统的物理仿真25.5.1　相似性原理25.5.2　系统物理

5、仿真25.6　训练内容25.7　阅读材料25.1　线性定常系统的解析建模25.1.1时域解析模型与时域分析25.1.2解析建模的方法25.1.1　时域解析模型与时域分析系统的解析模型可以描述系统各个变量、参数之间的关系。因此，依据系统解析模型，可以对系统进行分析，还可以用仿真的方法研究系统。很多元器件特性是用微分式表达的，很多定律也可以表示成微分形式，因此，很多系统的解析模型用微分方程表达。工程中，常按照解析模型的类型对模拟量系统作相应的分类，如方程的阶次、线性或非线性、参数时变或时不变。25.1.2　解

6、析建模的方法解析建模过程中往往采取一些假定，比如，认为环境中没有干扰因素，电源没有波动，系统内各环节没有误差；又如，元器件参数没有漂移，方程中的系数是常数。还常进行必要的简化处理，比如，将某些小参数忽略，可以降低方程的阶次；忽略轻微的非线性，可以使方程线性化。这些措施必须保持模型具有满意的精度。另外，元器件参数的误差也直接影响模型参数值的精度。25.2　一、二阶线性定常系统的解析建模25.2.1机械系统25.2.2电路系统25.2.3液位系统25.2.1　机械系统1.一阶机械系统2.二阶机械系统1.一阶机

7、械系统图25-1　弹簧-阻尼器构成的机械系统2.二阶机械系统图25-2　质量块-弹簧-阻尼器构成的机械系统25.2.2　电路系统1.一阶电路系统2.二阶电路系统1.一阶电路系统图25-3　RC串联电路系统2.二阶电路系统图25-4　RLC串联电路系统25.2.3　液位系统图25-5　液位系统25.3　一、二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.3.1一阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.3.2二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式25.3.1　一阶线性常系数齐次微分方程的典型形式一般输入量代表输入的激

8、励信号，写在微分方程的右端，把输出量作为响应信号按导数的阶次列写在方程的左端。令微分方程的右端项x(t)为零，就得到相应的齐次方程，也称为零输入方程。为了便于进行一般分析，常把系统的齐次微分方程整理成某种典型形式。25.3.2　二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式二阶线性定常系统的齐次方程的典型形式为d2y(t)dt2+2ζωndy(t)dt+ω2ny(t)=0(25-23)式中，y(t)是系统的输出量；ζ是系统的阻尼比，是一