過(guò)程特性與動(dòng)態(tài)模型建立-展示頁(yè)
2025-05-09 12:05本頁(yè)面
【正文】 到階躍輸入作用后，輸出量開始變化很慢，后來(lái)才逐漸加快，最后又變慢直至逐漸接近穩(wěn)定值，這種現(xiàn)象叫容量滯后或過(guò)渡滯后 ? 容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的 ? 二階對(duì)象階躍 響應(yīng) ? 輸入量在作階躍變化的瞬間，輸出量變化的速度等于零 ? 隨著 t的增加，變化速度慢慢增大 ? 當(dāng)大于某一個(gè) t1值后，變化速度又慢慢減小 ? 直至 t →∞ 時(shí)，變化速度減少為零 ? 用一階對(duì)象的特性 (有滯后 )來(lái)近似二階對(duì)象 ? 在二階對(duì)象階躍 響應(yīng) 曲線上，過(guò) 響應(yīng) 曲線的拐點(diǎn) o作一切線，與時(shí)間軸相交 ? 交點(diǎn)與被控變量開始變化的起點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為容量滯后時(shí)間 ? 由切線與時(shí)間軸的交點(diǎn)到切線與穩(wěn)定值的交點(diǎn)之間時(shí)間間隔為 T 滯后時(shí)間 τ = 純滯后 τ 0 + 容量滯后 τ h （ 3）控制通道時(shí)滯 τ 0 ： τ 0存在不利于控制， τ 0 越小越好 τ 0 /T0 反應(yīng)了時(shí)滯的相對(duì)影響 τ 0 /T0 ≤ 容易控制 τ 0 /T0 ＞ 不容易控制 （ 4）擾動(dòng)通道 τ f τ f并不影響控制系統(tǒng)的性能，只是使擾動(dòng)推遲了時(shí)間 τ f再作用于系統(tǒng)。 T02/T01 越小，則越接近一階環(huán)節(jié)，系統(tǒng)越容易穩(wěn)定。 （ 1）控制通道時(shí)間常數(shù) T0 當(dāng)有一個(gè)常數(shù) T0：在 ko, τ 0/T0 恒定的條件下， T0越大，則過(guò)渡過(guò)程越慢，系統(tǒng)容易穩(wěn)定。 （ 2）擾動(dòng)通道的增益： Kf Kf越大，則擾動(dòng)的幅度越大，越難控制。 但在實(shí)際情況中， KO的值不能太大或太小 ? 當(dāng) KO過(guò)小時(shí)則 KC就要選得非常大，控制信號(hào)會(huì)飽和，此時(shí) KC就不起作用了 。 F(s) R(s) E(s) GV(s) Gp(s) G F(s) H(s) Q(s) U(s) Gc(s) Y(s) + + ? 通道：由對(duì)象的輸 入 變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系 控制通道：控制作用至被控變量的信號(hào)聯(lián)系 干擾通道：干擾作用至被控變量的信號(hào)聯(lián)系 GF(s) : 擾動(dòng)作用對(duì)受控變量的影響 G0(s) ：控制作用對(duì)受控變量的影響 H(s) GV(s) Gp(s) GF(s) Q(s) U(s) F(s) Gc(s) G0 (s) Y(s) ? 單容 水槽對(duì)象 ? K等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比，則稱 K為對(duì)象的放大系數(shù) 1QhK??? K的影響： K稱為靜態(tài)增益，也叫放大倍數(shù) （ 1）控制通道的增益 K0 系統(tǒng)的開環(huán)增益 K=KcK0， K對(duì)控制品質(zhì)的影響 ? K不能太大，以保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳函為 KG(s)，則閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度為 ? K不能太小，否則系統(tǒng)克服偏差的能力太弱，消除偏差的速度太慢 )(1gg jwGKK ?誤差傳函 ： )1(11]111[)(1)()(111)(1001000tTKcceKKSTSTStessK ， ， 且當(dāng)RKKsRsTKKsEL???????????????令 則 K越大動(dòng)態(tài)的誤差消除越快，最終誤差越小。 例：放熱反應(yīng)：溫度 ，反應(yīng)速度加快， 放熱量 ，溫度 ，其內(nèi)部存在正反饋過(guò)程，過(guò)程的任意極點(diǎn)都在右平面，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。即冷水量增加，液位本應(yīng)是升高的，但由于虛假水位的影響，導(dǎo)致水位看起來(lái)是下降的。1 ???????????RTARARATRTARARATppTT說(shuō)明等效的無(wú)相互影響過(guò)程中一個(gè)容積響應(yīng)變快了，另一個(gè)卻變慢了 1)( ???TskesG s?111)( 2211??????? sTksTksTksGNN?隨著 N的增加，時(shí)間響應(yīng)越來(lái)越接近于一階加純滯后過(guò)程 ② 對(duì)于有相互影響的多容過(guò)程，也可以等效為由若干個(gè)無(wú)影響的容積組成的多容過(guò)程，可用一階純滯后過(guò)程來(lái)近似 1)( ???TskesG s?③ 隨 N的增大 T?顯著增加 無(wú)影響 增加很小 有相互影響 說(shuō)明：一些塔板式精餾塔，萃取塔，吸收塔，氣動(dòng)傳輸管線 呈現(xiàn)有相互影響的多容過(guò)程特性 具有分布參數(shù)特性的過(guò)程 具有反向特性的過(guò)程 反向響應(yīng)：過(guò)程的階躍響應(yīng)在初始的情況和最終情況時(shí)方向相反 例：一個(gè)鍋爐汽包的水位控制 汽包水位 =水量 +汽泡體積 該曲線特性是兩個(gè)環(huán)節(jié)共同作用的結(jié)果 圖 1211 圖 1210 供給水 (1)給水的增加引起汽泡的沸騰減弱，從而水位下降，其傳函： )()(1)(1111 sQsYsTksGi????(2)在傳熱量恒定，儲(chǔ)水量隨進(jìn)水量的增加而增加，其傳函： )()()( 222 sQsYsksGi??(3)兩個(gè)環(huán)節(jié)共同作用的結(jié)果： )1()(1)()()(1211221121??????????sTskskTksksTksGsGsG1sTk11??Y1(s) sk2+ + Qi(s) Y2(s) Y(s) 當(dāng) k2T1＜ k1時(shí)，是非最小相位系統(tǒng)。21pT ??（ 3）多容過(guò)程 ① 對(duì)于沒(méi)有相互影響的
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