文档介绍：化工过程自动化
西北民族大学
化工学院
2 过程特性
引言
过程特性的类型
过程的数学描述
过程特性的一般分析
过程特性的实验测定方法
本章习题
引言
过程:需要实现控制的机器、设备或生产过程
过程特性:是指被控过程的输入变量(操纵变量或扰动变量)发生变化时,其输出变量(被控变量)随时间的变化规律。
研究过程特性的必要性:
为了更好地实施控制
过程特性的类型
通道:输入变量对输出变量的作用途径
控制通道:操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作用途径
扰动通道:扰动变量f(t)对被控变量c(t)的作用途径
广义对象特性主要通过响应曲线来呈现
控制通道的响应曲线:当被控作用u(t)做阶跃变化(扰动f(t)不变)时被控变量的时间特性c(t)
扰动通道的响应曲线:当扰动f(t)做阶跃变化(控制作用u(t) 不变)时被控变量的时间特性c(t)
响应曲线有四种:
有自衡的非振荡过程
无自衡的非振荡过程
响应曲线
有自衡的振荡过程
具有反向特性的过程
自衡能力
所谓有自衡能力,是指对象在扰动作用下,其平衡被破坏后,不需要操作人员或仪表等干预,依靠对象自身就能重新恢复其新的平衡状态的能力。
所谓无自衡能力,是指对象在扰动作用下,平衡被破坏后,无操作人员或仪表等干预,依靠对象自身不能恢复其平衡的能力。
过程的数学描述
要研究被控过程的特性,就必须知道被控过程的数学模型(参量模型),也就是对过程的数学描述。
数学模型:表示具体过程的输入、输出关系的数学方程式。
其形式有:微分方程式、偏微分方程式、状态方程
液位对象的数学模型
如图所示为液位对象,其液体流入量为Q1,通过改变调节阀1的开度,可以改变Q1的大小。液体流出量为Q2,它取决于用户的需要,可调节阀门2的开度来加以改变。
模型建立(1)
液位h代表贮罐中贮存液体的数量,h的变化反映了由于液体流入量Q1与流出量Q2不等而引起的贮罐中蓄水或泄水的过程。当阀门1突然开大,流入量Q1阶跃增加,液位h逐渐升高,贮罐中静压增大,使流出量Q2增加,经过一定时间,也为在新的平衡状态下稳定下来。设液位对象的输入量为Q1,输出量为液位h。根据物料平衡关系,即在单位时间内液体流入量与流出量之差应等于贮罐中液体贮存量的变化率,即: