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过程建模的基本概念

时间:2015-03-23 09:35来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
被控过程的数学模型是指过程的输入变量与输出变量之间定量关系的描述 其中: 过程的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。 控制作用至输出变量的信号联系称为控制通道。 干扰作用至输出变量的信号联系称为干扰通道。 过程的输出为控制通道与干扰通道的输出

 被控过程的数学模型是指过程的输入变量与输出变量之间定量关系的描述
  其中:
  过程的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。
  控制作用至输出变量的信号联系称为控制通道。
  干扰作用至输出变量的信号联系称为干扰通道。
  过程的输出为控制通道与干扰通道的输出之和。
  过程的数学模型:静态数学模型,动态数学模型
  
  集中参数过程-----单个控制参数的过程控制
  分布参数过程-----多个控制参数的过程控制
  多级过程------控制过程有多个控制步,(相当与离散系统)
  例:单输入—单输出的过程模型数学模型
  线性时间连续模型(可用微分方程或传递函数表示)
  
  全面、深入地掌握被控过程的数学模型是控制系统设计的基础。良好数学模型的建立是控制器参数确定的重要依据。数学建模是仿真或研究、开发新型控制策略的必要条件 。通过对生产工艺过程及相关设备数学模型的分析或仿真,可以为生产工艺及设备的设计与操作提供指导。利用数学模型可以及时发现工业过程中控制系统的故障及其原因,并提供正确的解决途径。

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  依据过程特性的不同分为自衡特性与无自衡特性、单容特性与多容特性、振荡与非振荡特性等
  1.有自衡特性和无自衡特性
  当原来处于平衡状态的过程出现干扰时,其输出量在无人或无控制装置的干预下,能够自动恢复到原来或新的平衡状态,则称该过程具有自衡特性,否则,该过程则被认为无自衡特性。
  
  
  具有自衡特性的过程及其响应曲线
  
  无自衡过程及其阶跃响应曲线
  
  2.振荡与非振荡过程的特性
  在阶跃输入作用下,输出会出现多种形式。
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  衰减振荡的传递函数为
  
  3.具有反向特性的过程
  对过程施加一阶跃输入信号,若在开始一段时间内,过程的输出先降后升或先升后降,即出现相反的变化方向,则称其为具有反向特性的被控过程。
  
  当供给锅炉的冷水量有一个阶跃增加而在燃料供热与蒸汽负荷均不变的条件下,一方面,汽包内水的沸腾会突然减弱,蒸发率降低。由于汽包中电水位是由上升的汽泡流托起的。锅炉蒸发率的降低将导致部分气泡的溃灭,于是汽包中的水位下降,其响应呈反向一阶惯性特性,如上图中的虚线1所示。另一方面,由于进水量大于蒸汽负荷量,又使水位逐渐上升,其响应呈现出正向积分特性,如图中虚线2所示,其传递函数为:
  若将虚线1和虚线2叠加后得到实线3,则总的传递函数为:
        
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