生产过程的动态特性幻灯片.ppt

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1、生产过程的动态特性第1页，共63页，编辑于2022年，星期日l 重点：重点：n 掌握过程控制系统的组成掌握过程控制系统的组成 n 结合具体对象，掌握控制系统的方块图描述结合具体对象，掌握控制系统的方块图描述法法 n 了解控制系统的性能指标了解控制系统的性能指标n掌握被控对象的动态特性掌握被控对象的动态特性n了解过程数学模型及其建立方法了解过程数学模型及其建立方法本章重点内容第2页，共63页，编辑于2022年，星期日控制器控制器被控对象被控对象 变送器变送器z zx xe=x-ze=x-z-p pq qy y干扰干扰温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在

2、线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪 （通常输出：（通常输出：（通常输出：（通常输出：420mA420mA、1 15V5V等标准信号）液位开等标准信号）液位开等标准信号）液位开等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关关、料位开关、接近开关关、料位开关、接近开关关、料位开关、接近开关 (通常输出通常输出通常输出通常输出on/offon/off信号信号信号信号)传感器（传感器（传感器（传感器（Pt100Pt100、热电偶、热电偶、热电偶、热电偶）通常安装通常安装于控制室于控制室通常安装通常安装于于 现场现场显示显示仪表仪表四个基本

3、环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表四个基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表四个基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表四个基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表根据需要可选）根据需要可选）根据需要可选）根据需要可选）阀门：调节阀、电磁阀、气动蝶阀阀门：调节阀、电磁阀、气动蝶阀泵：开关泵、变频泵泵：开关泵、变频泵执行器执行器一 控制系统的组成第3页，共63页，编辑于2022年，星期日控制系统的组成1、被控对象：即被控制的生产设备或装置，如液罐、加热器、管路系统等。被控变量被控对象需控制的变量，如液位、温度、流量等。2、执行器：直接用

4、于控制操纵变量变化。执行器接收到控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。常用的是控制阀。3、控制器（调节器）：按一定控制规律进行运算，将结果输出至执行器。4、测量变送器：用于检测被控量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。如压力变送器、液位变送器。第4页，共63页，编辑于2022年，星期日1 1、过程控制系统的几个概念过程控制系统的几个概念u稳态：稳态：系统不受外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随系统不受外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况二 过程控制系统的性能指标u动态：动

5、态：系统受外来干扰或设定值改变后，被控量随时间变化，系统处于系统受外来干扰或设定值改变后，被控量随时间变化，系统处于未平衡状态。未平衡状态。u过度过程：过度过程：从一个稳态到达另一个稳态的过程。从一个稳态到达另一个稳态的过程。第5页，共63页，编辑于2022年，星期日2、过渡过程的形式过渡过程的形式阶跃输入下，过渡过程的形式分为非周期过程和振阶跃输入下，过渡过程的形式分为非周期过程和振荡过程。荡过程。(1)非周期过程非周期过程：扰动下，被控量的变化单调增大或减：扰动下，被控量的变化单调增大或减小的过程。小的过程。单调发散：被控量不振荡，偏离给定值越来单调发散：被控量不振荡，偏离给定值越来越远越

6、远单调衰减：被控量的变化速度越来越慢，逐步趋单调衰减：被控量的变化速度越来越慢，逐步趋于给定值而稳定下来。于给定值而稳定下来。第6页，共63页，编辑于2022年，星期日发散振荡：被控量一直处于振荡状态，且振幅逐发散振荡：被控量一直处于振荡状态，且振幅逐渐增加。渐增加。等幅振荡：被控量一直处于振荡，且振幅相等。等幅振荡：被控量一直处于振荡，且振幅相等。衰减振荡：被控量波动的幅度越来越小，最后趋于衰减振荡：被控量波动的幅度越来越小，最后趋于稳定稳定(2)振荡过程振荡过程扰动后，被控量在其给定值附近上下波动的过程。扰动后，被控量在其给定值附近上下波动的过程。第7页，共63页，编辑于2022年，星期日

7、图过渡过程的几种形式图过渡过程的几种形式第8页，共63页，编辑于2022年，星期日3、性能指标、性能指标评价控制系统的性能指标：评价控制系统的性能指标：稳定性、准确性、快稳定性、准确性、快速性速性。这三方面在时域上体现为若干性能指标。这三方面在时域上体现为若干性能指标。稳定性：稳定性：稳定性是指系统受到外来作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。如果系统受到外来作用后，经过一段时间，其被控变量可以达到某一稳定状态，则称系统是稳定的；否则，则称系统是不稳定的。准确性：理想情况下，当过渡过程结束后，被控变量达到的稳态值（即平衡状态）应与设定值一致。快速性：快速性是通过动态过程持续时间的长

8、短来表征的。第9页，共63页，编辑于2022年，星期日 图闭环控制系统在设定值扰动下的阶跃响应图闭环控制系统在设定值扰动下的阶跃响应tsy()第10页，共63页，编辑于2022年，星期日（1 1）衰减比和衰减率衰减比和衰减率衰减比：衰减比：衡量一个振荡过程的衰减程度的指标衡量一个振荡过程的衰减程度的指标,它等于两个相临的同向波峰峰值之比它等于两个相临的同向波峰峰值之比.n1 衰减振荡，趋于稳定衰减振荡，趋于稳定n=1等幅振荡等幅振荡n0.460.46 时：n为阶次。即该阶跃响应需用更高阶的传递函数拟合。第61页，共63页，编辑于2022年，星期日nt1/t2nt1/t210.3280.65820.46930.53100.7140.581150.62120.73560.651370.67140.75表表1高阶惯性对象中阶数高阶惯性对象中阶数n与比值与比值t1/t2的关系的关系第62页，共63页，编辑于2022年，星期日作业（作业（P93）1.1,1.4，1.11，1.12，1.15第63页，共63页，编辑于2022年，星期日