【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 述方程求拉斯變換得： 對(duì)上述方程消去中間變量得對(duì)象的傳遞函數(shù)為 1)()()()(221122121212????? sFRFRsFFRRRsQsHsGth2tQ1)(1)( 1112 sHRsQ ?)(s)()( 22212 sHFsQsQ ??)(1)2( 222 sHRQ ?上式可表示為： )1)(1( 210???sTsTkh1Q1Q2kμF1h2F2Q1 2R1R211R )(2 sQ sF 21)(2 sH )(1 sQ )(12 sQs11)(1 sH21R )(2 sQ)1)(1()()()(2211212???? sFRsFRRsQsHsG三、工業(yè)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn) ；設(shè)計(jì)時(shí)要避免各種參數(shù)振蕩，對(duì)象不會(huì)振蕩； 、慣性：由于物質(zhì)或能量的流動(dòng)、轉(zhuǎn)換、傳遞過(guò)程中有阻力的存在，使得狀態(tài)參數(shù)的變化需要一定的時(shí)間。延遲和慣性取決于設(shè)備的參數(shù)、及信號(hào)的性質(zhì)。延遲包括純滯后和容量滯后； （穩(wěn)定對(duì)象）及無(wú)自平衡能力對(duì)象（中性穩(wěn)定對(duì)象）。 1）典型自衡對(duì)象傳函 2）典型非自衡對(duì)象傳函 1 Κρ = ε =K Τ響 應(yīng)自 衡 率 速 度 τ sKG ( s ) = eT s + 1 τ s1G ( s) = eTs1ε =T響 應(yīng) 速 度1 Κρ = ε =K Τ響 應(yīng)自 衡 率 速 度KTτty ( t )Tτty ( t )1 放大系數(shù)又稱靜態(tài)增益是被控重新達(dá)到平衡狀態(tài)的辦輸出變化量與輸入變化量之比。 1）調(diào)節(jié)通道的增益 k0 對(duì)控制質(zhì)量的影響 ? k0 增加時(shí)，余差減小，最大動(dòng)態(tài)偏差減小，控制作用增強(qiáng)； ? k0 增加時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差； ? k0 是穩(wěn)定特性，不同負(fù)荷、不同工作點(diǎn)保持恒定 ? 閉環(huán)總增益的穩(wěn)定是系統(tǒng)穩(wěn)定的前提，故 k0 kc 的乘積保持不變；選擇調(diào)節(jié)量是應(yīng)考慮選大且穩(wěn)。 2）干擾通道增益 kf 對(duì)控制質(zhì)量的影響 ? kf 常與干擾幅值的乘積一起考慮； ? kf F 的值越大，則干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響越大 ?可通過(guò)增加前饋控制來(lái)減小或消除擾動(dòng)的影響 T的影響 反映了被控對(duì)象輸入作用下輸出變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值的快慢，決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程長(zhǎng)短。 1）調(diào)節(jié)通道的 T0 對(duì)控制質(zhì)量的影響 ? τ0/T0當(dāng)較小時(shí)，系統(tǒng)的控制品質(zhì)較好 ； ? k0 固定 ， 如 τ0/T0 比值固定，則 T0大系統(tǒng)的臨界振蕩頻率 ω小，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)特性差 ； ? 當(dāng) τ0/T0 固定時(shí) ， T0 對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)影響 ? 當(dāng) τ0/T0 固定時(shí) ， T0 對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度有影響 ? 減小中間時(shí)間常數(shù)，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，品質(zhì)提高 2）干擾通道的 Tf 對(duì)控制質(zhì)量的影響 ? Tf大，則擾動(dòng)對(duì)輸出的影響慢，有利于克服擾動(dòng) ? T0 /Tf 1， 擾動(dòng)對(duì)輸出有微分作用，控制品質(zhì)變差 ?應(yīng)選擇調(diào)節(jié)量盡量使擾動(dòng)作用點(diǎn)向控制閥移動(dòng) τ的影響： 1）控制通道時(shí)滯 τo 的影響： ?開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)存在時(shí)滯（檢測(cè)變送器、被控對(duì)象、執(zhí)行器），使控制不及時(shí)，超調(diào)增大，系統(tǒng)不穩(wěn)定。 ?用 τo /To 反映時(shí)滯的相對(duì)影響。 通常， τo /To ≤ 時(shí)，系統(tǒng)可用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)進(jìn)行控制；當(dāng) τo /To ，采用其他控制方案。 在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)應(yīng)盡量減小時(shí)滯，有時(shí)可增大時(shí)間常數(shù)以減小 τo /To 。 2）擾動(dòng)通道時(shí)滯 τf 的影響： 時(shí)滯 τf 的存在不影響系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的分布，因此，不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。它僅表示擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間先后，即不影響控制系統(tǒng)控制品質(zhì)。 當(dāng) F 的幅值和形式相同時(shí)，位置越遠(yuǎn)離被控變量或越靠近調(diào)節(jié)量，擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)被調(diào)量的影響越小，因擾動(dòng)進(jìn)入位置越遠(yuǎn)離被調(diào)量，相當(dāng)于等效時(shí)間常數(shù)越大獲或擾動(dòng)通道的濾波環(huán)節(jié)越多，擾動(dòng)對(duì)被調(diào)量的影響越小。 當(dāng)?shù)刃_動(dòng)通道增益 Kf 增大時(shí)，應(yīng)根據(jù) Kf F 確定擾動(dòng)的影響。 五、被調(diào)量和調(diào)節(jié)量的選擇 ： ? 由工藝過(guò)程選擇能夠反映工藝過(guò)程的 重要參數(shù) ?在工藝系統(tǒng)中易受干擾變化，需要 經(jīng)常調(diào)節(jié)的參數(shù) ?易于測(cè)量且關(guān)系簡(jiǎn)單的 直接質(zhì)量指標(biāo) 作為被控變量 ?盡可能選用 直接指標(biāo) 作為被控參數(shù)，必要時(shí)可用與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量 ?被控變量應(yīng) 方便檢測(cè) ，并有足夠的 靈敏度 ?適當(dāng)考慮系統(tǒng) 測(cè)控代價(jià) ?被控變量應(yīng)是 獨(dú)立可控 的 ： 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用于調(diào)節(jié)被控變量的參數(shù)，稱為操縱變量 。 ?是工藝上允許調(diào)節(jié)的變量 ?對(duì)被控變量影響較大的調(diào)節(jié)量， Ko 盡量大 ?調(diào)節(jié) 量應(yīng)具有較高的調(diào)節(jié)靈敏度 ◎ 對(duì)被調(diào)量有較快響應(yīng)，即 τo /To小 ◎ 過(guò)程的 To /Tf 應(yīng)盡量小 ◎ 使過(guò)程的 Kf F盡量小 ? 工藝的合理性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性應(yīng)有機(jī)結(jié)合，且符合生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性 系統(tǒng)的滯后：檢測(cè)系統(tǒng)特性的影響主要表現(xiàn)為 時(shí)間滯后的作用。 造成系統(tǒng)滯后的主要原因有： ?被測(cè)對(duì)象滯后：測(cè)量點(diǎn)不能及時(shí)反映參數(shù)的變化。存在容積滯后和 /或傳遞滯后。 ?檢測(cè)元件滯后：因熱容、熱阻等慣性因素的影響，導(dǎo)致檢測(cè)儀表的輸出不能及時(shí)反映參數(shù)的變化。 ?信號(hào)傳遞滯后：主要是氣動(dòng)信號(hào)傳遞較慢導(dǎo)致系統(tǒng)反映滯后。 一、 過(guò)程數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式與對(duì)模型的要求 二、建立數(shù)學(xué)模型的兩個(gè)基本方法 1. 機(jī)理建模法 2. 測(cè)試建模法 三、階躍響應(yīng)確定傳遞函數(shù) 1. 階躍響應(yīng)獲取應(yīng)注意的問(wèn)題 2. 確定自衡對(duì)象傳遞函數(shù) 3. 確定非自衡對(duì)象傳遞函數(shù) 167。 13 過(guò)程數(shù)學(xué)模型及其建立方法 按模型結(jié)構(gòu)劃分： 輸入輸出模型 狀態(tài)空間模型 連續(xù)系統(tǒng)模型 離散系統(tǒng)模型 按系統(tǒng)的連續(xù)性劃分： 離線方式： 模型在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)或調(diào)試整定階段中發(fā)揮作用。 在線方式： 模型嵌入控制系統(tǒng)中，具有實(shí)時(shí)性。 不要求非常準(zhǔn)確，閉環(huán)控制具有一定的魯棒性 。 實(shí)域表達(dá) :階躍響應(yīng) 頻域表達(dá)：傳遞函數(shù) 4. 對(duì)過(guò)程模型的要求 對(duì)過(guò)程模型的要求是正確、可靠和簡(jiǎn)單。 5. 過(guò)程動(dòng)態(tài)模型可分為三類 ?黑箱模型 (Black box) ?灰箱模型 (Gray box)或概念模型 (conceptual model) ?白箱模型 (white box) 稱經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?,其內(nèi)部規(guī)律還很少為人們所知的現(xiàn)象。 內(nèi)部規(guī)律尚不十分清楚，在建立和改善模型方面有許多工作要做的問(wèn)題。 指那些內(nèi)部規(guī)律比較清楚的模型 。 6. 過(guò)程模型建立的方法 系統(tǒng)辯識(shí)方法（ System Identification ）；經(jīng)驗(yàn)建模方法；機(jī)理建模方法：混合方法。 ? 系統(tǒng)辯識(shí)方法：由輸入輸出數(shù)據(jù)確定模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的建模方法，建立的模型稱為黑箱模型； ? 過(guò)程辨識(shí)的方法按輸入變量的變化大致可分為非周期函數(shù)，周期函數(shù)，非周期性隨機(jī)函數(shù)及周期性函數(shù)等四類。常用階躍響應(yīng)法和脈沖響應(yīng)法； ? 需要驗(yàn)前知識(shí)少，但建立的模型不具有放大功能，即不能