过程装备控制技术及应用课件-第二章过程装备控制基础.pdfVIP

第 过程装备控制技术及应用 二 章 过程装备控制基础 第二章 过程装备控制基础 第第11节节 被控对象的特性 第第22节节 单回路控制系统 第第33节节 复杂控制系统 控制系统设计步骤 全面了解被控对象； 确定控制方案和整定调节器参数； 系统调试、投运。 注：当简单控制系统不能满足生产过程的控制要求时， 要选用适当的复杂控制系统。 2.1 被控对象的特性 控制质量的优劣取决于自动控制系统的结构及各个环节的 特性。 被控对象的特性由生产工艺过程和工艺设备决定。 为设计出合适的控制方案，必须深刻了解被控对象的特性， 以取得良好的控制质量。 2.1 被控对象的特性 一、被控对象的数学描述 • 被控对象的特性 被控对象的输入变量发生变化时 ，其输出变量随时间 的变化规律 （包括变化的大小、速度等 ）。 输出变量 ：控制系统的被控变量y ； 输入变量 ：a.控制系统的操纵变量m ； b.干扰作用f。 2.1 被控对象的特性 • 通道被控对象输入变量与输出变量之间的联系; 控制通道 : 操纵变量与被控变量之间的联系通道； 干扰通道: 干扰作用与被控变量之间的联系通道。 通常所讲的对象特性指得是控制通道的对象特性。 2.1 被控对象的特性 以水槽液位为例，分析推导被控对象的数学描述形式 建立被控对象的数学模型 （输入/输出） 物料平衡和能量平衡 （在连续生产过程中） 2.1 被控对象的特性 在静态条件下，流入对象的物料 (或能量)等于从系统中流出的物料 (或能量)； 在动态条件下，单位时间内流入对象的物料与 单位时间内从系统中流出的物料之差，等于系 统内物料 (或能量)贮存量的变化率。 被控对象的数学描述: 由这两种关系推导出来的微分方程。即建立被控 对象的数学模型。 2.1 被控对象的特性 被控对象数学模型的建立 利用能量平衡或物料平衡建立被控对象的数学模型 -—机理建模法 1．单容液位对象 (1) 有自衡特性的单容对象 水槽输入变量：qv1 水槽输出变量：H 2.1 被控对象的特性 H液位 (输出变量) qv1水槽的进水流量， 由管路上的阀1来调节； qv2水槽的出水流量，由管道上 阀2的开度来控制，为操纵变量。 qv1、qv2体积流量 2.1 被控对象的特性 在任何时刻水位的变化均满足下面的物料平衡关系： dV qv1 qv2 （2-1 ） dt 式中: V——水槽内液体的贮存量(液体的体积)； t——时间；