矿大（北京）仪表与自动化2（2学时）ppt课件.ppt

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1、第二章过程特性及其数学模型Chapter2processcharacteristicandmathematicmodel纲要第一节化工过程的特点及其描述方法1.Characteristicanddescriptionmethodsofchemicalprocess第二节对象数学模型的建立2.Constructionofobjectsmodel第三节描述对象特性的参数3.Parametersofobjectscharacteristic基本要求：1、了解建立过程数学模型的意义及数学模型的建立方法；2、掌握用机理建模的方法建立简单对象的数学模型；3、掌握表征被控对象特征的

2、三个参数的物理意义及对控制质量的影响；4、了解被控对象特性的实验测定方法；化工生产中常见的对象:反应器、换热器、精馏塔、流体输送设备、气源、热源、动力设备等。(.reactor,heatexchanger,rectifycolumn,fluidtransportationequipment,gassource,heatsource,powerequipment).研究对象特性的意义:控制系统的设计；投运；调试。(design,commissioning,debug)数学模型的含义:用数学方法描述对象输入量与输出量之间的关系，对象特性的数学描述也称为对象的数学模型。(R

3、elationbetweeninputandoutput)第一节化工过程的特点及其描述方法几个术语：由对象的输入变量到输出变量的信号变量称为通道(channel)控制作用到被控变量的信号联系称为控制通道干扰作用至被控变量的信号联系称为干扰通道(输入变量)控制作用被控变量(输出变量)干扰作用(输入变量)控制对象控制通道干扰通道对象的输入量与输出量数学模型及其分类：分为动态与静态两种。静态模型：描述对象在静态时，输入量与输出量之间的关系。动态模型：描述对象在输入量改变后，输出量的变化情况。动态是静态基础上的发展，而静态是动态的特例。注意：用于控制的数学模型：确定控制效果。

4、用于工艺设计的数学模型：确定设备结构流程参数等数学模型的表达形式：非参量模型：采用曲线或表格等来表示。实验得到。参量模型：采用数学方程式描述对象。数学方程描述如：一阶线性微分方程：TEM-EDXforamorphousarea10min1h4h24h曲线表示实验结果：Table2MixproportionsandstrengthofmortarwithdifferentC/Aratiounderthew/cratioof0.18No.C/Acement（g）fineaggregate（g）water（g）Flexuralstrength（MPa）Compressive

5、strength（MPa）1d3d1d3d114:614006002529.05>1255.7979.45213:713007002348.97>1263.8474.60312:812008002169.70>1259.5884.09411:9110090019810.30>1261.8183.90510:101000100018010.83>1268.6987.8869:11900110016210.05>1263.5583.1378:1280012001448.88>1251.7382.37表格表示实验结果：第二节对象数学模型的建立一、建模的目的—被控变量1、控制

6、系统的方案设计（测什么，控什么，怎么控制？）2、控制系统的调试和控制器的参数确定3、制定工业过程操作优化方案4、新型控制方案及控制算法的确定5、计算机仿真与过程培训系统（高速安全低成本）6、设计工业过程的故障检测与诊断系统PurposesofModellingDesignaplan(test,control,howtocontrol),Debugcontrolsystem,confirmtheparametersofcontroller,OptimizetheprocessoperationplanNewcontrolsystem—forecast,ratiocina

7、te,feedbackComputersimulation—Aspenplus—ChemicalengineeringtoolBugdetection,diagnose二、机理建模(mechanismmodelling)机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列出各种有关的平衡方程，如物料平衡，能量平衡，动量平衡，相平衡，设备的特性方程，化学反应定律，电路基本定律等，从而获得对象(或过程)的数学模型。特点：意义明确，适应性强，模型参数调整方便，但由于化工对象复杂，一些机理无法搞清，而且线性关系较少，造成建模的难度。1、一阶对象(first-order