3過程控制系統(tǒng)概述LOGO主要內(nèi)容3.1被控過程的數(shù)學(xué)模型3.2簡單控制系統(tǒng)3.3常用高性能控制系統(tǒng)3.4實現(xiàn)特殊工藝要求的控制系統(tǒng)被控過程削數(shù)學(xué)模犁3.1.1被控過程的數(shù)學(xué)模型及其作用被控過程的數(shù)學(xué)模型是指過程的輸入變量與輸出變量之間定量關(guān)系的描述。其中:過程的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱為通道;控制作用至輸出變量的信號聯(lián)系稱為控制通道;干擾作用至輸出變量的信號聯(lián)系稱為干擾通道;過程的輸出為控制通道與干擾通道的輸出之和。被控過程干擾作用干擾變量干擾通道被控變量控制侑用被控變量控制變量控制通道用于控制的數(shù)學(xué)模型(a、b)與用于工藝設(shè)計與分析的數(shù)學(xué)模型(c)不完全相同般是在研究在產(chǎn)品規(guī)格工藝流程和設(shè)的目的是和產(chǎn)量已確定的備尺寸等都確為了使所情況下,通過模定的情況,研設(shè)計的控型計算,確定設(shè)究對象的輸入制系統(tǒng)達(dá)備的結(jié)構(gòu)、尺寸變量是如何影到更好的工藝流程和某些響輸出變量的?？刂菩Ч９に嚄l件。(b)學(xué)模型的表達(dá)形非參量模型當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用曲線或數(shù)據(jù)表格等來表示時,稱為非參量模型。非參量模型可以通過記錄實驗結(jié)果來得到,有時也可以通過計算來得到。特點:形象、清晰,比較容易看出其定性的特征缺點:直接利用它們來進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計往往比較困難表達(dá)形式:對象在一定形式輸入作用下的輸出曲線或數(shù)據(jù)來表示參量模型當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用數(shù)學(xué)方程式來描述時,稱為參量模型。對象的參量模型可以用描述對象輸入、輸出關(guān)系的微分方程式、偏微分方程式、狀態(tài)方程、差分方程等形式來表示。被控過程的數(shù)學(xué)模型在過程控制中的作用:全面、深入地掌握被控過程的數(shù)學(xué)模型是控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。2.良好數(shù)學(xué)模型的建立是控制器參數(shù)確定的重要依據(jù)。3.數(shù)學(xué)建模是仿真或研究、開發(fā)新型控制策略的必要條件。4設(shè)計與操作生產(chǎn)工藝及設(shè)備時的指導(dǎo)。通過對生產(chǎn)工藝過程及相關(guān)設(shè)備數(shù)學(xué)模型的分析或仿真,可以為生產(chǎn)工藝及設(shè)備的設(shè)計與操作提供指導(dǎo)。5.工業(yè)過程故障檢測與診斷的設(shè)計指導(dǎo)。利用數(shù)學(xué)模型可以及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)過程中控制系統(tǒng)的故障及其原因,并提供正確的解決途徑。31.2被控過程的特有自衡特性和無自衡特性當(dāng)原來處于平衡狀態(tài)的過程出現(xiàn)千擾時,其輸出量在無人或無控制裝置的干預(yù)下,能夠自動恢復(fù)到原來或新的平衡狀態(tài),則稱該過程具有自衡特性,否則,該過程則被認(rèn)為無自衡特性具有自衡特性的過程及其階躍響應(yīng)曲線進(jìn)水量階躍增大→水位升高→出水閥前的靜壓增大→出水量逐漸增大→出水量等于進(jìn)水量→水位處于新的平衡狀態(tài)。無自衡特性的過程及其階躍響應(yīng)曲線?()進(jìn)水量階躍增大→水位升高→出水量不隨水位升高而增大(出水量由水泵決定)→水位一直上升非振蕩過程的在階躍輸入作用下,輸出會出現(xiàn)多種形式。圖中,a)、b)和c)為振蕩過程,d)和e)為非振蕩過程。衰減振蕩的傳遞函數(shù)一般可表示為Ke(O(T2s2+2sTs+1)男有反向特性的過程對過程施加一階躍輸入信號,若在開始一段時間內(nèi),過程輸出先降后升或先升后降,即出現(xiàn)相反的變化方向,則其為具有反向特性的被控過程。h2()∠H2(s)h(r(s)H1()h,(0)鍋爐汽包水位的變化過程為典型的具有反