過程控制電子檔第二章21過程建模(編輯修改稿)
2024-11-13 02:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 出的模型不同。 ?2. 根據(jù)過程內(nèi)在機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型 針對(duì)不同的物理過程，可采用不同的定理定律。 如電路采用歐姆定律和基爾霍夫定律； 機(jī)械運(yùn)動(dòng)采用牛頓定律； 流體運(yùn)動(dòng)采用質(zhì)量守恒和能量守恒定律； 傳熱過程采用能量轉(zhuǎn)化和能量守恒定律等。 過程控制 第二章 小結(jié) ： ?利用機(jī)理法建立被控過程的數(shù)學(xué)模型，需要有足夠的經(jīng)驗(yàn)， 要充分了解過程的內(nèi)在機(jī)理。 ?實(shí)際上，許多工業(yè)過程的內(nèi)在機(jī)理的變化是非常復(fù)雜的，多半有非線性因素，在進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)時(shí)常常作了一些近似和假設(shè)，雖然這些近似和假設(shè)有一定的實(shí)際依據(jù)，但并不能完全反映實(shí)際情況，甚至?xí)砉烙?jì)不到的影響。 ?因此，即使用機(jī)理分析法得到過程的數(shù)學(xué)模型，仍然希望采用試驗(yàn)法加以驗(yàn)證。尤其是當(dāng)實(shí)際過程復(fù)雜求不出其數(shù)學(xué)模型時(shí)，更需要通過試驗(yàn)法即辨識(shí)方法求得。 不加專門信號(hào)法 ：即利用過程在 正常操作 時(shí)所記錄的信號(hào)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來求得過程的數(shù)學(xué)模型。一般這種方法只反映系統(tǒng)的定性模型，其精度較差。 過程控制 第二章 試驗(yàn)法建模 試驗(yàn)法 ：在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，根據(jù)過程的輸入、輸出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來獲得過程的數(shù)學(xué)模型。 特點(diǎn) :不需要深入了解過程的機(jī)理 ,把過程看成黑匣子。 但試驗(yàn)方法必須合理。 試驗(yàn)法又可分為 加專門信號(hào) 和 不加專門信號(hào) 兩種。 加專門信號(hào)法： 和在試驗(yàn)過程中 改變 所研究的過程的 輸入量 ，對(duì)其 輸出量 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可以求得過程的數(shù)學(xué)模型。 過程控制 第二章 加專門信號(hào) —— 通常有時(shí)域信號(hào)，如階躍信號(hào)、脈沖信號(hào)等；頻域信號(hào)，如正弦波、梯形波、隨機(jī)信號(hào)等。 工程上常采用 階躍響應(yīng)曲線法 和 短矩形脈沖響應(yīng)法 來辨識(shí)過程的數(shù)學(xué)模型 一 .階躍響應(yīng)曲線法 方法 ：在被控過程的輸入量作階躍變化時(shí)，測(cè)定其輸出量隨時(shí)間而變化的曲線，即得到階躍響應(yīng)曲線。 為了得到可靠的測(cè)試結(jié)果，工程上必須注意： ? ? ，大小要合適， 一般為正常時(shí)輸入信號(hào)的 5%—— 15%，常用 10%左右 ? ，從幾次測(cè)試結(jié)果中選擇兩次以上比較接近的響應(yīng)曲線作為分析依據(jù)，以減小干擾的影響 過程控制 第二章 二 .矩形脈沖響應(yīng)曲線法 方法 ：首先在被控對(duì)象上加一個(gè)階躍擾動(dòng)，待被測(cè)參數(shù)上升（或下降）到將要超過允許的變化范圍時(shí)，立即去掉擾動(dòng)，從而形成短矩形脈沖擾動(dòng)，測(cè)定輸出量隨時(shí)間變化的曲線。然后把短矩形脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為階躍響應(yīng)曲線，其轉(zhuǎn)換方法如下： x(t) x2(t) x1(t) a y(t) y(t) y1(t) y*(t) t y*(t) y1(t) t t 矩形脈沖響應(yīng)曲線及其轉(zhuǎn)換 過程控制 第二章 三 .由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù) 通常，絕大部分工業(yè)過程的動(dòng)態(tài)特性具有自衡能力，因此其模型可以近似為以下幾類： 近似地以 一階 、 二階 、 一階加滯后 、二階加滯后 特性之一來描述。 ? K0、 T、 τ ? 1STK)S(W000 ??)1ST)(1ST(K)S(W2100 ???s000 e1ST K)S(W ????s2100 e)1ST)(1ST( K)S(W ?????有自衡能力過程的近似模型 ST1)S(Wa0?sa0eST1)S(W ???)1ST(ST1)S(W0a0 ??s0a0 e)1ST(ST1)S(W ????無自衡能力過程的近似模型 過程控制 第二章 工程上幾種常用的確定 K0、 T、 τ 的方法 ?（一）由階躍響應(yīng)曲線確定 一階環(huán)節(jié) 的特性參數(shù) ?（二）由階躍響應(yīng)曲線確定 一階加滯后 環(huán)節(jié)的特性參數(shù) ?（三）由階躍響應(yīng)曲線確定 二階或 n階慣性環(huán)節(jié) 的特性參數(shù) ?（四）由階躍響應(yīng)曲線確定 無自衡過程 的特性參數(shù) 過程控制 第二章 o x(t) t x0 y(t) t o y(∞) y(0) 一階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線 1)( ?? sTKsWooo (1)直角坐標(biāo)做圖法 在 t=0處做曲線的切線，該切線交y(∞) 于 A,OA在時(shí)間軸上的投影 OB就是時(shí)間常數(shù) T0。（ 證明 ） B A 直角坐標(biāo)作 圖法比較簡單，但切線方向不易確定，誤差較大，適用于要求不太高的場(chǎng)合 (PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定 )。 ?（一）由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù) 00)0()(xyyK ??? 過程控制 第二章 (2)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1