[理化生]第1章第2節(jié)(已修改)
2025-01-31 14:28 本頁面
【正文】 上海第二工業(yè)大學(xué) 宋海輝 過程控制 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 2 主要內(nèi)容： ?基本概念 ?若干簡(jiǎn)單被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 ?工業(yè)過程動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn) 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 3 控制工程師的任務(wù)？ ?在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化時(shí)， 控制工程師的任務(wù)是 設(shè)計(jì)出合理的控制系統(tǒng) ,以滿足由工藝工程師提出被控對(duì)象的控制要求。 ? 控制工程師考慮問題的 主要依據(jù) 是被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 被控對(duì)象種類 被控對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種裝置和設(shè)備 ,例如換熱器、工業(yè)窯爐、蒸汽鍋爐、精餾塔、反應(yīng)器等等。 被控量類型 通常是溫度、壓力、液位、成分、轉(zhuǎn)速等。 注意： 被控對(duì)象內(nèi)部所進(jìn)行的物理、化學(xué)過程可以是各式各樣的，但從 控制觀點(diǎn) 看，它們?cè)诒举|(zhì)上有許多相似之處。 一、基本概念 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 4 （ 1）被控對(duì)象所進(jìn)行的過程幾乎都離不開物質(zhì)或能量的流動(dòng)，可以把被控對(duì)象視為一個(gè) 隔離體 ，從外部流入對(duì)象內(nèi)部的物質(zhì)或能量稱為 流入量 ，從對(duì)象內(nèi)部流出的流量稱為 流出量 。 注意： 只有流入量和流出量保持平衡時(shí)，對(duì)象才會(huì)處于穩(wěn)定平衡的工況。 一、基本概念 (續(xù) ) 過程控制中所涉及的被控對(duì)象的相似之處： 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 結(jié)論： 平衡關(guān)系一旦遭到破壞，就必然會(huì)反映到某個(gè)量的變化上 ? 液位變化 就反映 物質(zhì) 平衡關(guān)系遭到破壞 ? 溫度變化 就反映 熱量 平衡遭到破壞 ? 轉(zhuǎn)速變化 就反映 動(dòng)量 平衡遭到破壞 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 5 注意： 在工業(yè)生產(chǎn)中，平衡關(guān)系的破壞是經(jīng)常發(fā)生、難以避免的。如果生產(chǎn)工藝要求把那些標(biāo)志平衡關(guān)系的量保持在它們的設(shè)定值上，就 必須隨時(shí)控制流入量和流出量 。 ? 通常情況下， 控制流出量和流入量的執(zhí)行器就是調(diào)節(jié)閥。 它不但適用于流入、流出量屬于物質(zhì)流的情況，也適用于流入、流出量屬于能量流的情況。 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 注意： 不要把 流入、流出量 的概念與 輸入、輸出量 混淆起來。 在控制系統(tǒng)方塊圖中，無論是流入量或流出量，它們作為引起被調(diào)量變化的原因，都應(yīng)看作是被控對(duì)象的輸入量。 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 6 （ 2）過程控制中的被控對(duì)象大多屬于 慢過程 就是說被調(diào)量的變化十分緩慢，時(shí)間尺度往往以若干分鐘甚至是若干小時(shí)計(jì)。 原因： 被控對(duì)象往往具有很大的儲(chǔ)蓄容積，而流入、流出量的差額只能是有限值的緣故。 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 （ 3）過程控制中的被控對(duì)象存在著 純遲延，即傳輸遲延 。 它是信號(hào)傳輸途中出現(xiàn)的遲延。 比如： 溫度計(jì)的安裝應(yīng)該緊靠換熱器的出口，如果安裝在離出口較遠(yuǎn)的管道上，就造成了不必要的純遲延，它對(duì)控制系統(tǒng)的工作極為不利。 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 7 二、若干簡(jiǎn)單被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 例 11 單容水槽 ? 流入量 Qi由調(diào)節(jié)閥開度 μ加以控制 ? 流出量 Qo則由用戶根據(jù)需要通過負(fù)載閥 R來改變。 Qi Qo H R 181。 ? 被調(diào)量為水位 H，它反映水的流入和流出量之間的平衡關(guān)系。 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 8 例 11 單容水槽 (續(xù) ) ? 在任何時(shí)刻水位的變化均滿足下述物料平衡方程： HkQkQFdtdHoioi??????( 1) )(1其中： F： 為水槽的橫截面積 k181。： 是決定于閥門特性的系數(shù) k： 是與負(fù)載閥開度有關(guān)的系數(shù) ,在固定不變的開度下，可視為常數(shù) Qi Qo H R 181。 第一章 生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性 167。 12 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 過程控制 宋海輝 過程控制 過程控制 2022年 2月 16日 9 例 11 單容水槽 (續(xù) ) ? 化簡(jiǎn)后可得水位在調(diào)節(jié)閥開度擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性為：
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