过程装备控制技术及应用第二之被控对象的特性.ppt

（1）纯滞后对控制通道的影响 希望τo小。纯滞后τ对系统控制过程的影响，是以其与时间常数的比值τ/T来衡量的。 的过程较易控制； τ/T较大时，需要在一定程度上降低控制系统的指标； τ/T(0.5~0.6)时，需用特殊控制规律。 （2）纯滞后对扰动通道的影响 一般地，在不同变量的过程中，液位和压力过程的τ较小，流量过程的τ和T都较小，温度过程的τc较大，成分过程的τo和τc都较大。 对τo无要求。 希望τc大。 2.1.4 对象特性的实验测定方法 对象特性参数可以由过程的数学模型通过求解得到，但是在生产过程中，很多过程的数学模型是很难得到的。 工程上一般用实验方法来测定过程特性参数。最简便的方法就是直接在原设备或机器中施加一定的扰动，通过该过程的输出变量进行测量和记录，然后通过分析整理得到过程特性参数。 阶跃扰动法（反应曲线法） 当过程处于稳定状态时，在对象的输入端施加一个幅度已知的阶跃扰动，测量和记录过程输出变量的数值，画出输出变量随时间变化的反应曲线，根据响应曲线求得过程特性参数。 放大系数 K=B/A 时间常数 T 纯滞后 τ 一阶系统 放大系数K: K=[c(t)-c(0)]/A 时间常数T: T=2、3之间的距离 纯滞后τ : τ=1、2之间的距离 二阶系统 矩形脉冲扰动法 周期扰动法 统计相关法 对象特性对过渡过程的影响 对象模型由三个基本参数决定：K、T、τ K 对过渡过程的影响 阶跃输入作用下，对象输出达到新的稳定值时，输出变化量与输入变化量之比，称为静态增益（输出静态变化量与输入静态变化量之比）。 ?u 广义对象 ?f ?y K? 其它参数不变 控制通道放大系数 干扰通道放大系数 KO 越大 ? 控制变量?u对被控变量?y的影响越灵敏 ? 控制能力强 Kf 越大 ? 干扰?f对被控变量?y的影响越灵敏。 在设计控制系统时，应合理地选择KO使之大些，抗干扰能力强，太大会引起系统振荡。 T 对过渡过程的影响 时间常数：在阶跃输入作用下，对象输出达到最终稳态变化量的63.2％所需要的时间。 一般情况希望TO小些，但不能太小，Tf大些。 T?（其它参数不变） 时间常数T是反映响应变化快慢或响应滞后的重要参数。用T表示的响应滞后称阻容滞后（容量滞后），T大反应慢，难以控制；T小反应块。 控制通道TO大 ? 响应慢、控制不及时、过渡时间tp长、超调量?大 控制通道TO小 ? 响应快、控制及时、过渡时间tp短、超调量?小 控制通道TO太小 ? 响应过快、容易引起振荡、降低系统稳定性。 干扰通道的时间常数对被控变量输出的影响也是相类似的。 τ 对过渡过程的影响 产生纯滞后的原因：物料输送等中间过程产生 大时间常数对象所表现出来的等效纯滞后。 物料输送产生的纯滞后比较容易理解，实际对象由于多容的存在也会使响应速度变慢，尤其是初始响应被大大延迟，在动态特性上也可近似作为纯滞后看待。事实上，广义等效的等效纯滞后就包括了以上二个部分之和。 控制通道纯滞后?对控制肯定不利，纯滞后增大?控制质量恶化、超调量?大 干扰通道的纯滞后对系统响应影响不大，因为干扰本身是不确定的，可以在任何时间出现。 在工艺设计时，应尽量减少或避免纯滞后时间。如：简化工艺、减少不必要的环节，以利于减少控制通道的滞后时间，在选择控制阀与检测点的安装位置时，应选取靠近控制对象的有利位置。 第二章 过程装备控制基础 过程：需要实现控制的机器、设备或生产过程 过程特性：是指被控过程的输入变量（操纵变量或扰动变量）发生变化时，其输出变量（被控变量）随时间的变化规律。 简单控制系统方块图 2.1.1 对象特性的类型 对象特性——是指对象输入量与输出量之间的关系(数学模型) 即对象受到输入作用后，被控变量是如何变化的、变化量为多少…… 输入量？？ 控制变量＋各种各样的干扰变量 由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道 控制变量至被控变量的信号联系通道称控制通道 干扰至被控变量的信号联系通道称干扰通道 对象输出为控制通道输出与各干扰通道输出之和 控制通道 干扰通道 干扰变量 控制变量 被控变量 被控对象 数学模型的表示方法： 参量模型：通过数学方程式表示 常用的描述形式：微分方程(组)*、传递函数*、频率特性等 参量模型的微分方程的一般表达式： y(t)表示输