化工仪表及自动化 第二章 过程特性

化工仪表及自动化 第二章 过程特性，过程（对象）特性有控制通道特性、扰动通道特性，过程特性通常在阶跃信号的作用下的表现--阶跃响应曲线

第二章 过程特性

• 过程（对象）特性
  • 控制通道特性
    • 通道：输入变量对输出变量的作用途径
  • 扰动通道特性
• 被控过程的分类
  • 按输入输出对象的多少
    • 多输入单输出对象
    • 多输入多输出对象
  • 按有无自衡能力
    • 有自衡能力的对象
    • 无自衡能力的对象
  • 按储蓄容量的数量
    • 单容对象（只有一个储蓄容量）
    • 多容对象（由多个容器和阻力组成）
• 过程（对象）特性的类型
  • 过程特性通常在阶跃信号的作用下的表现 --阶跃响应曲线
  • 自衡的非振荡过程
    • 
  • 无自衡的非振荡过程（定量泵）
    • 
  • 有自衡的振荡过程
    • 
  • 具有反向特性的过程
    • 
• 过程的数学描述（模型的建立）
  • 机理法
    • 建模的一般步骤： （1）确定对象的输入变量和输出变量； （2）根据对象的内在机理，确定支配输入变量和输出变量的内在关系的物理规律； （3）列写原始微分方程式； （4）写成增量形式； （5）消去中间变量，得到只含有输入变量和输出变量的微分方程式； （6）若微分方程式是非线性的，则要进行线性化。 优点：具有非常明确的物理意义，所得的模型具有很大的适应性，便于对模型参数进行调整。 缺点：对于某些对象，人们还难以写出它们的数学表达式，或者表达式中的某些系数还难以确定时，不能适用。
    • 理论依据：物料平衡或能量平衡
  • 实验测试法(辩识法)--工程上一般用
    • 响应曲线法主要用于测取过程的阶跃响应曲线和矩形脉冲响应曲线
  • 一阶线性对象（总结）
    •   判断一阶对象的依据是反应曲线的斜率单调递减
  • 二阶线性对象（总结）
    • 
  • 纯滞后对象（总结）
    • 
  • 总结
• 过程特性的一般分析（特性参数）
  • 描述有自衡非振荡过程
  • 放大系数K（稳态特性参数）
    • 控制通道的放大系数Ko--稍大、灵敏（太大，振荡加剧）
    • 扰动通道的放大系数Kf--小、偏离小
  • 时间常数T（动态参数）
    • 定义1：在阶跃外作用下，一个阻容环节的输出变化量完成全部变化量的63.2%所需要的时间。 定义2：在阶跃外作用下，一个阻容环节的输出变化量保持初始变化速度，达到新的稳态值所需要的时间。
    • 控制通道时间常数T0--适中
    • 扰动通道时间常数Tf--大
  • 时滞τ= τ0+ τh
    • 传递滞后（纯滞后）τo--小
    • 容量滞后（过渡滞后）τh--无影响
  • 增益