常见的工业有机废物物理特性过程动态特性的类型有哪

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-01 04:05 标签： 过程特殊特性清单
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过程控制系统作者鲁照权2、第二章生产过程的动态特性课件.ppt 56页
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本章内容要点 1、从阶跃相应曲线来看，大多数工业过程被控量的变化是单调的、非振荡的、惯性的、滞后的；从平衡特性来看，有自平衡过程和非自平衡过程；从被控参数来看，有集中参数过程和分布参数过程。
本章内容要点 5、经典辨识法是在被控过程处于某一稳定的工况下，施加适当幅值的阶跃信号，获得被控量的阶跃响应，再由阶跃响应确定近似的传递函数。考虑到实际被控过程的非线性等因素，应选取不同负荷，在被控量的不同设定值下，进行多次测试，方可建立比较准确的数学模型。若要施加比较大的信号幅值又不致严重干扰正常生产，可以用矩形脉冲输入代替通常的阶跃输入，再由矩形脉冲响应确定出阶跃响应。
思考题与习题 思考题与习题 2-9 题图2-2所示的液位过程，其输入量q1，流出量为q2、q3，液位h1为被控参数，c为容量参数，并设R1、R2、R3均为线性液阻。要求： 思考题与习题 思考题与习题 思考题与习题 思考题与习题 2-28 用矩形脉冲宽度t0=10min，幅值为2℃/h测定某温度过程的动态特性，测试记录如下，
2．被控过程数学模型的表达形式
被控过程的数学模型可以采取不同的表达形式，主要有以下几种类型：
（1） 按系统的连续性划分为：连续系统模型；离散系统模型。
（2） 按模型的结构划分为：输入输出模型；状态空间模型。
（3） 输入/输出模型又可按论域划分为：时域表达形式——阶跃响应，脉冲响应；频域表达形式——传递函数。
在控制系统的设计中，所需的被控过程数学模型在表达方式上是因情况而异的。各种控制算法无不要求过程模型以某种特定形式表达出来，例如：一般的PID控制要求过程模型用传递函数表达；二次型最优控制要求用状态空间表达式；基于参数估计的自适应控制通常要求用脉冲传递函数表达；预测控制要求用阶跃响应或脉冲响应表达；等等。
3．被控过程数学模型的使用方式
被控过程数学模型的使用有离线和在线两种方式。
以往被控过程数学模型只是在进行控制系统的设计研究时或在控制系统的调试整定阶段中发挥作用，这种使用方式是离线的。
由于计算机技术和控制理论的发展，相继推出很多新型的控制系统，其特点是将被控过程的数学模型作为控制系统的组成部分嵌入控制系统中，预测控制系统即是一个例子。这种使用方式是在线的，它要求数学模型具有实时性。 2.2
过程数学模型及其建立方法
4．对被控过程数学模型的要求
作为数学模型，首先要求它准确可靠，但这并不意味着越准确越好。应根据实际应用情况提出适当的要求。超过实际需要的准确性要求必然造成不必要的浪费。在线运用的数学模型还有一个实时性的要求，它与准确性要求往往是矛盾的。
一般来说，用于控制的数学模型并不要求非常准确。闭环控制本身具有一定的鲁棒性，因为模型的误差可以视为干扰，而闭环控制在某种程度上具有自动消除干扰影响的能力。
实际生产过程的动态特性是非常复杂的。控制工程师在建立其数学模型时，不得不突出主要因素，忽略次要因素，否则就得不到可用的模型。为此往往需要做很多近似处理，例如线性化、分布参数系统集中化和模型降阶处理等。在这方面有时很难得到工艺工程师的理解。从工艺工程师看来，有些近似处理简直是难以接受的，但它却能满足控制的要求。 2.2.2建立过程数学模型的两个基本方法
建立过程数学模型的基本方法有两种，即机理法和试验法。 2.2
过程数学模型及其建立方法
1．机理法建模
用机理法建模就是根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程，如：物质平衡方程；能量平衡方程；动量平衡方程；相平衡方程，以及反映流体流动、传热、传质、化学反应等基本规律的运动方程、物性参数方程和某些设备的特性方程等，从中获得所需的数学模型。
由此可见，用机理法建模的首要条件是生产过程的机理必须已经为人们充分掌握，并且可以比较确切地加以数学描述。其次，很显然，除非是非常简单的被控过程，如2.1.2节中列举的若干例子，否则很难得到以紧凑的数学形式表达的模型。正因为如此，在计算机尚未得到普及应用以前，几乎无法用机理法建立实际工业过程的数学模型。
随着计算机计算能力的提高，工业过程数学模型的研究有了迅速的发展。可以说，只要机理清楚，就可以使用计算机求解几乎任何复杂系统的数学模型。根据对模型的要求，合理的近似假定是必不可少的。模型应该尽量简单，同时保证达到合理的精度。有时还需考虑实时性的问题。
用机理法建模时，有时也会出现模型中有某些参数难以确定的情况。这时可以用过程辨识方法将这些参数估计出来。 2.2
过程数学模型及其建立方法
2．试验法建模
试验法一般只用于建立输入/输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的
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过程控制系统课后习题解答（不完全版注：红色为未作答题目）
1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。如：温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。
1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有无区别？答：被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，而运动控制系统是某个对象的具体控制。
1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。答：特点：被控过程的多样性，控制方案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。发展：二十世纪六十年代中期，直接数字控制系统（DDC），计算机监控系统（SCC）；二十世纪七十年代中期，标准信号为4~20mA的DDZⅢ型仪表、DCS、PLC；八十年代以来，DCS成为流行的过程控制系统。
1.4衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能？答：二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
1.5最大动态偏差与超调量有何异同之处？答：最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，一般表现在过渡过程开始的第一个波峰，最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量，二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
2.2通常描述对象动态特性的方法有哪些？答：测定动态特性的时域方法；测定动态特性的频域方法；测定动态特性的统计相关方法。
2.4单容对象的放大系数K和时间常数T各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释K，T的大小对动态特性的影响？答：T反应对象响应速度的快慢，T越大，对象响应速度越慢，动态特性越差。K是系统的稳态指标，K越大，系统的灵敏度越高，动态特性越好。
2.5对象的纯滞后时间产生的原因是什么？答：由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离，产生纯滞后时间。附：常见的过程动态特性类型有哪几种？各可通过什么传递函数来表示？答：（1）单容对象动态特性（有自平衡能力），用一阶惯性环节表示传递函数G(s) K；（2）无自平衡能力 s 1
11；（3）具有纯Tas
延迟的单容对象特性，多了一个延迟因子e
0s表示传递函数G(s) Ke
0s；（4）Ts 1单容对象的动态特性，传递函数用一个积分换届表示G(s)
多容对象的动态特性（具有自平衡能力），传递函数
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