第二章-被控过程的数学模型-自动化仪表与过程控制-教学2课件.ppt

2.2.2 多容过程的建模n双容对象的特性 调节对象具有两个水槽,也就是说它有两个可以储水的容器，称为双容对象双容对象由两个一阶惯性环节串联起来，被调量是第二个水槽的水位h2为输出量，Q1为输入量2.2.2 多容过程的建模n 2.2.2 多容过程的建模2.2.2 多容过程的建模n若各水箱的截面积相同，阀的夜阻相等，则T1=T2=Tn,n若两水箱的纯滞后为秒，则2.2.2 多容过程的建模n若将阀改为定量泵，则其中，Tc=C2,则为无自衡双容过程2.2.2 多容过程的建模n对象的滞后滞后滞后是指被调量的变化落后于扰动的发生和变化。滞后滞后=容量滞后容量滞后+纯滞后纯滞后容量滞后容量滞后由对象储蓄容量引起。纯滞后纯滞后由信号传输引起。2.2.2 多容过程的建模n无自衡能力的：2.2.2 多容过程的建模2.2.2 多容过程的建模n消去所有中间变量，得2.2.2 多容过程的建模2.3 响应曲线法辨识过程的数学模型n实验辨识方法常用：响应曲线法、相关统计法、最小二乘法。n响应曲线法分为阶跃响应法和脉冲响应法。n本节讲述响应曲线法，主要讲述如何使用阶跃响应法辨识过程的数学模型。2.3.1 阶跃响应法n无自衡能力的一阶或二阶数学模型：由阶跃响应确定一阶环节参数n直角坐标图解法：由阶跃响应确定一阶环节参数由阶跃响应确定一阶环节参数n半对数坐标图解法：在半对数坐标纸上做n取自然对数由阶跃响应确定一阶时延环节参数n计算法：由阶跃响应确定一阶时延环节参数n n 由阶跃响应确定二阶环节参数n由阶跃响应确定二阶环节参数n二阶系统的响应由阶跃响应确定二阶环节参数n近似解为由阶跃响应确定二阶环节参数n 2.3.2 脉冲响应法n近有些系统不允许直接加阶跃x0,可以加一个脉冲，宽度为a,设h1(t)为x01（t）的阶跃响应。nh2(t)为x01（t）的阶跃响应。n实际输入为 x01（t）x01（t）则实际的响应为y(t)=h1(t)-h2(t)=h1(t)-h2(t-a)故h1(t)y(t)h2(t-a)脉冲响应法n 脉冲响应法n在第一段，n在第二段，n相当于把h(t)的前一段拿来相加。n在第三段，n再把前一段拿来加上，直到达到t的要求，n阶跃响应的获取：碰到的问题：不能因测试使正常生产受到严重干扰，尽量减少其他随机干扰的影响以及对系统中非线性因素加以考虑.应注意的事项：合理选择阶跃扰动信号的幅度；实验开始前确保被控对象处于某一选定的稳定工况；考虑到实际被控对象的非线性，应选取不同的负荷，在被调量的不同设定值下，进行多次测试。n方波响应的测定：原因：当输入的阶跃值在通常的范围内时，输出的变化会达到不允许的数值，如无自衡对象.用矩形脉冲输入代替阶跃输入。输入为脉冲方波，输出的反应曲线称为“方波响应”。在得到方波响应后，再求出它的飞升曲线。在对象上加的方波可以看成两个阶跃信号作用的代数和在t=0时刻向对象加入正阶跃信号x1(t)在t=t时刻向对象加入负阶跃信号x2(t)对象X(t)y(t)响应曲线的具体作法：将脉冲响应曲线分成若干个等分，以t为区间；矩形脉冲响应曲线的起始区段(0 t)与阶跃响应曲线是一致的；在第二t区段内的阶跃响应曲线等于本区段内的脉冲响应曲线加上前一区段的阶跃响应曲线，依次类推。试验时，所加的脉冲幅值可比阶跃信号的幅值大些；脉冲宽度t的大小决定要考虑对象的纯滞后和惯性，还要考虑被控参数有足够的变化幅值