第2童 第2章 过程装备控制基础 §2-1被控对象的特性 §2-2单回路控制系统 §23复杂控制系统
1 第2章 第2章 §2-1 被控对象的特性 §2-2 单回路控制系统 §2-3 复杂控制系统 过程装备控制基础
控制系统设计步骤 ●全面了解被控对象； ●确定控制方案和整定调节器参数； ●系统调试、投运。 注：当简单控制系统不能满足生产过程的控制要求时， 要选用适当的复杂控制系统。 ∫干扰作用 参比信号（设定点） (干扰变量) 控制信号 操纵变量 被控变 ys 偏差e 调节器 “,执行器 瓜被控过程 ym 测量元件及变送器
全面了解被控对象； 确定控制方案和整定调节器参数； 系统调试、投运。 控制系统设计步骤 注：当简单控制系统不能满足生产过程的控制要求时， 要选用适当的复杂控制系统
2.1被控对象的特性 控制质量的优劣取决于自动控制系统的结构及各个环 节的特性。 ●被控对象的特性由生产工艺过程和工艺设备决定。 ●为设计出合适的控制方案，必须深刻了解被控对象的 特性，以取得良好的控制质量。 ∫干扰作用 参比信号（设定点） (干扰变量) 控制信号 操纵变量 被控变量 ys 偏差e 调节器 “执行器 心被控过程 测量元件及变送器
2.1 被控对象的特性 控制质量的优劣取决于自动控制系统的结构及各个环 节的特性。 被控对象的特性由生产工艺过程和工艺设备决定。 为设计出合适的控制方案，必须深刻了解被控对象的 特性，以取得良好的控制质量
一、被控对象的数学措描述 被控对象的特性 被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间 的变化规律（包括变化的大小、速度等） 输出变量：控制系统的被控变量y； 输入变量：a.控制系统的操纵变量m; b.干扰作用f。 ∫干扰作用 ∫干扰作用 (干扰变量)》 参比信号（设定点）》 (干找变量) 控制信号 操纵变量 被控变 操纵变量 被控变量 ⑧端老二清节器一“执行蕃丛萱控过圈 测重元件及变送器] 被控过程
一、被控对象的数学描述 • 被控对象的特性 被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间 的变化规律（包括变化的大小、速度等）。 输出变量：控制系统的被控变量y； 输入变量：a.控制系统的操纵变量m； b.干扰作用f
∫干扰作用 (干扰变量) 操纵变量 被控变量 控通美 心被控过程 操纵交量 被控对象 被控变量y ·通道一-被控对象输入变量与输出变量之间的 联系 控制通道：操纵变量与被控变量之间的联系通道： 王扰通道：干扰作用与被控变量之间的联系通道。 通常所讲的对象特性指得是控制通道的对象特性
• 通道---被控对象输入变量与输出变量之间的 联系; 控制通道: 操纵变量与被控变量之间的联系通道； 干扰通道: 干扰作用与被控变量之间的联系通道。 通常所讲的对象特性指得是控制通道的对象特性
以水槽液位为例，分析推导被控对象的数学描述形式。 建立被控对象的数学模型（输入 输出) 物料平衡和能量平衡（在连续生产过程中） R: 9V2
以水槽液位为例，分析推导被控对象的数学描述形式。 建立被控对象的数学模型（输入 输出） 物料平衡和能量平衡（在连续生产过程中）
◆在静态条件下，流入对象的物料（或 能量)等于从系统中流出的物料（或能量）： ◆在动态条件下，单位时间内流入对象的物料与 单位时间内从系统中流出的物料之差，等于系 统内物料（或能量）贮存量的变化率。 被控对象的数学描述： 由这两种关系推导出来的微分方程。即建立被控对象的数学模型
在动态条件下，单位时间内流入对象的物料与 单位时间内从系统中流出的物料之差，等于系 统内物料(或能量)贮存量的变化率。 在静态条件下，流入对象的物料(或 能量)等于从系统中流出的物料(或能量)； 被控对象的数学描述: 由这两种关系推导出来的微分方程。即建立被控对象的数学模型
被控对象数学模型的建立 利用能量平衡或物料平衡建立被控对象的数学模 型一机理建模法 1.单容液位对象 (1)有自衡特性的单容对象 R, 有自衡特性液位变化曲线 水槽输入变量：qV1 A一一流量曲线 水槽输出变量：H B一一高位槽液位曲线
1．单容液位对象 (1) 有自衡特性的单容对象 水槽输入变量：qv1 水槽输出变量：H 利用能量平衡或物料平衡建立被控对象的数学模 型—机理建模法 被控对象数学模型的建立
H--液位（输出变量） qv1--水槽的进水流量， 由管路上的阀1来调节； qv2--水槽的出水流量， 由管道上阀2的开度来控制， 为操纵变量。 qv1、qv2--体积流量
H---液位 (输出变量) qv1---水槽的进水流量， 由管路上的阀1来调节； qv2---水槽的出水流量， 由管道上阀2的开度来控制， 为操纵变量。 qv1、qv2---体积流量
在任何时刻水位的变化均满足下面的物料平衡关系： gvl-gv2 (2-1) dt 式中： 一水槽内液体的贮存量（液体的体积）； t一时间； dV/dt—贮存量的变化率。 R
1 2 dV qv qv dt （2-1） 式中: V——水槽内液体的贮存量(液体的体积)； t——时间； dV／dt——贮存量的变化率。 在任何时刻水位的变化均满足下面的物料平衡关系：