第2章 被控对象的特性(简化）.ppt

§2-1 概述 被控对象的特性：对象的输入变量与输出变量之间的相互关系。 §2-1 概述 多输入-单输出对象：具有多个输入变量，一般只选一个变量做为操纵变量（u），而其余输入变量都作为扰动变量（fi）。 §2-1 概述 用数学表达式来精确描述过程对象的特性，即建立被控对象的数学模型，主要有两种方法： 机理建模 实测建模 §2-3 被控对象特性的实测建模 工业过程具有实用意义的建模方法：是直接从实验数据来建立模型，即经验模型。经验模型有时称之为黑箱（盒）模型（black box model ）。 §2-3 被控对象特性的实测建模 解：该对象的输出变量为出口温度y（℃），输入变量为蒸汽量x (%)。 一阶纯滞后对象的实测建模 大多数过程的特性是很复杂的，其描述模型体现高阶滞后系统的特性。 对于这种模型参数的确定，其图解法求解步骤为： 1.求过程的增益K，即计算阶跃响应后y的稳态值与阶跃响应变化值之比: 2.在阶跃响应曲线的拐点作切线，该切线与时间轴的交点就是纯迟后时间 。 3.该切线与稳态值相交点对应的时间为 ，所以时间常数 方法2（当拐点不易确定时）： 1.求过程的增益K，即计算阶跃响应后y的稳态值与阶跃响应变化值之比。 2.时间常数T和纯滞后时间采用两点法计算： 规律：找到阶跃响应曲线达到稳态幅值28%和63%所对应的时间t1和t2，联立求解以下方程组： 例1：储槽液位 入水阀门开度增大，液位上升，静压增大，出料增加，液位上升到一定高度，出入流量相等，达到新平衡 例2：加热器温度 阀门开度增大，蒸汽增加，物流温度升高， 随着冷物流的不断流入，出口温度达到新平衡。 阶跃响应曲线如图所示： 例：储槽（加入定量泵） 入水阀门开度增大，液位上升，静压增大，但出料不变 液位一直上升，达不到新平衡 小结 被控对象的特性：对象的输入变量与输出变量之间的相互关系。 课程小结 掌握对象特性的定义； 了解一阶对象机理模型的建立方法； 掌握实测建模计算方法； 掌握一阶对象特性的三个参数K，T， 的概念及物理意义。 第二章 被控对象特性（复习） 做作业一（word附件1） 控制科学与工程学院先进控制技术研究所 思考：纯滞后时间对调节通道和干扰通道的影响？ 干扰通道 调节通道 §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 在工程上，往往忽略其高阶的动态特性，用简单的一阶纯滞后对象近似描述，即： §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 方法1（当拐点易确定时）： §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 §2-4 纯滞后对象的数学模型及特性 1．有自衡能力对象的动态特性 有自衡能力的对象具有这样的性质： 当受到阶跃干扰作用使平衡状态遭到破坏后，在不需要任何外力作用（即不进行控制）下，依靠对象自身的能力，对象的输出（被控变量）便可自发地恢复到新的平衡状态。 　　 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 2．无自衡能力对象的动态特性 无自衡能力的对象具有这样的性质： 如果一个被控对象（或过程）在受到阶跃输入干扰作用使平衡状态遭到破坏后，在没有其它外力的作用下，依靠自身的能力无法再达到新的平衡状态，则该对象就是无自衡能力的对象。 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 无自衡能力对象的阶跃响应曲线如图所示。 §2-5 自衡与非自衡能力对象特性 扰动变量 操纵变量 目的：深入了解被控对象的特性，可设计出性能优良的控制系统。 被控对象 x y y（t）=Kx（1- e -t/T ） 一阶纯滞后对象： 一阶对象： 作业题 * 第2章 被控对象的特性 过程控制系统的控制品质，是由组成系统的各环节的特性所决定的，特别是被控对象的特性对整个控制系统的运行的好坏有着重大影响。 §2-1 概述 一、基本概念 操纵变量 扰动变量 第2章 被控对象的特性 §2-1 概述 一、基本概念　 常见的被控对象有各种类型的换热器、反应器、精馏塔、加热炉、液体储槽及流体输送设备等等。尽管这些对象的几何形状和尺寸各异，内部所进行的物理、化学过程也各不相同，但是从控制的观点来看，它们在本质上却有许多共性，这便是研究对象特性的基础。 扰动变量 操纵变量 扰动变量 操纵变量 被控对象的输出变量:被控变量 被控对象的输入变量:操纵变量和扰动变量 多输入-多输出对象:有些被控对象可能有多个被控变量，这种被控对象成为多输入多输出对象。 §2