PPT《过程动态特性建模与分析》

0 )时,气开阀全关,气关阀全开. 2. 气开/气关的选择原则――安全性 * 若无气源时,希望阀全关,则应选择气开阀,如加热炉瓦斯气调节阀;

若无气源时,希望阀全开,则应选择气关阀,如加热炉进风蝶阀. 调节阀的气开气关选择 调节阀的理想流量特性 调节阀理想流量特性:通过控制阀的流量和阀门开度之间的函数关系. f 为相对流量;

l 为相对开度: 线性阀(1): 等百分比阀或称对数阀(2): 阀阻比 S100:调节阀全开时的两端压降与系统总压降之比,即 调节阀工作流量特性 调节阀工作流量特性(续) 线性阀的特性变异 对数阀的特性变异 调节阀流量特性总结 线性阀:在理想情况下,调节阀的放大增益Kv与阀门开度无关;

而随着管路系统阀阻比的减少,当开度到达50 ~ 70%时,流量已接近其全开时的数值,即Kv随着开度的增大而显著下降. 对数阀:在理想情况下,调节阀的放大增益Kv随着阀门开度的增大而增加;

而随着管路系统阀阻比的减少, Kv 渐近于常数. 调节阀流量特性的选择 选择原则:仅当对象特性近似线性而且阀阻比大于 0.

60 以上(即调节阀两端的压差基本不变),才选择线性阀,如液位控制系统;

其他情况大都应选择对数阀. "广义对象"的概念 特点:(1)使控制系统的设计与分析简化;

2)广义对象的输入输出通常可测量,以便于 测试其动态特性;

3)只关心某些特定的输入输出变量. 广义对象的描述 可用一阶加纯滞后模型来描述广义对象: 过程增益的计算 过程增益计算举例 #1 过程增益计算举例 #2 过程增益计算举例 #3 过程增益备注 过程增益描述了稳态条件下,过程输出对输入变量变化的灵敏度.被控过程增益包括三部分:符号、数值与单位.过程增益只涉及两个稳态,因此说过程增益反映了被控过程的静态或稳态特性.有时,也称"静态/稳态增益". 过程的时间常数 基本定义对单容过程而言,过程一阶时间常数定义为过程输出开始变化至达到全部变化的63.2%所需的时间. 过程的时间滞后 基本定义过程纯滞后时间定义为过程输入施加激励至过程输出开始变化所需的时间. 关于过程特性参数 K, T,τ 这三个参数的取值描述了一个实际被控过程的基本特性,其中 K 反映静态特性,而T、τ 反映了过程的动态特性. 由于绝大多数工业过程为非线性对象,即使对于同一被控过程,上述参数也将随工况的变化而变化.对象两时间参数的比值(τ/ T)直接关系到控制系统的可控性.τ/ T越大,控制难度越大. 被控对象动态建模方法 机理建模原理:根据过程的工艺机理,写出各种有关的平衡方程,如物料平衡、能量平衡等,以及反映流体流动、传热、传质等基本规律的运动方程,由此获得被控对象的动态数学模型.特点:概念明确、适用范围宽,要求对该过程机理明确.测试建模原理:对过程的输入(包括控制变量与扰动变量)施加一定形式的激励信号,如阶跃、脉冲信号等,同时记录相关的输入输出数据,再对这些数据进行处理,由此获得对象的动态模型.特点:无需深入了解过程机理,但适用范围小,模型准确性有限. 对象特性的阶跃响应测试法 借助于阶跃响应试验,获取过程输入输出动态响应数据.(1) 将控制器改为"手动"操作模式;

(2) 以阶跃方式,改变控制器输出;

(3) 记录控制器输出与变送器输出响应数据.基于过程测试数据,估计广义对象的特性参数 阶跃响应测试法1 对象的近似模型: 对应参数见左图,而增益为: 阶跃响应测试法2 广义对象矩形脉冲响应测试法 是矩形脉冲的宽度 结论介绍了简单被控过程的机理建模方法与线性化问题;