第2次过程特性及机理建模.

第2章过程建模第2章过程建模2.1过程动态特性2.2机理法建模2.3测试法建模第2章过程建模关于建模(Modeling)一、概念：y对象θ第2章过程建模一、概念：人们将研究的对象(过程或变量)看成一个系统，从整体上进行研究，从而识别出对过程或变量有显著影响的因素及其相互关系。关于建模(Modeling)第2章过程建模一、概念：对于所研究的系统通过各种方法建立起模型，称为建模(Modeling)关于建模(Modeling)第2章过程建模对象的输入输出之间的函数关系xy关于建模(Modeling)第2章过程建模二、作用：(1)分析对象的内在本质规律(2)设计系统、整定调节器参数(3)仿真实验的基础(4)指导工艺设计(5)培训操作人员xy21523xxy关于建模(Modeling)第2章过程建模三、条件：(1)明确输入输出(2)对象的物理化学知识(3)或实验数据关于建模(Modeling)第2章过程建模1机理法2测试法四、建模方法：关于建模(Modeling)第2章过程建模对象的模型反映了输入输出的变化关系，代表了对象的动态特性是系统设计和调试的基础关于建模(Modeling)五、模型的本质：xy第2章过程建模第2章过程建模2.1过程动态特性2.2机理法建模2.3测试法建模第2章过程建模(1)单调不振荡y(t)tO2.1过程动态特性第2章过程建模(1)单调不振荡(2)大惯性环节大惯性2.1过程动态特性第2章过程建模(1)单调不振荡(2)大惯性环节(3)纯滞后τ{2.1过程动态特性第2章过程建模(1)单调不振荡(2)大惯性环节(3)纯滞后(4)自衡与非自衡……2.1过程动态特性第2章过程建模什么是自衡？第2章过程建模自衡过程演示hq1ttq2q1h调节阀1调节阀2第2章过程建模指对象的平衡状态被破坏后依靠自身能力逐渐达到新的平衡状态，否则无自平衡能力。自衡第2章过程建模第2章过程建模2.1过程动态特性2.2机理法建模2.3测试法建模第2章过程建模2.2机理法建模单容？输出：h输入：q1求：h与q1的数学模型单容：只有一个储蓄容量的过程。如图(1)自衡单容过程第2章过程建模2.2机理法建模(1)自衡单容过程dthdAdtdVqq2122Rhq其中，R2为调节阀2的阻力，称为液阻或流阻A为横截面积根据物料的平衡关系：流入量与流出量之差等于贮水槽液体体积的变化率，得到V为体积第2章过程建模2.2机理法建模dthdARhq21)()()(21sAsHRsHsQ数学模型：传递函数：11)()()(221TsKsARRsQSHsGT为时间常数Ｋ为放大系数(1)自衡单容过程第2章过程建模2.2机理法建模(1)自衡单容过程1)()()(1TsKsQsHsG的阶跃响应)1()(TteKthh(t)th(∞)O第2章过程建模2.2机理法建模两个概念：容量和阻力T=AR2第2章过程建模2.2机理法建模两个概念：容量和阻力容量：生产设备和传输管路都具有一定的储蓄物质或能量的能力。反映对象储存能力的大小，称为容量或容量系数。种类：有电容、热容、气容、液容等如水槽面积A，它影响时间常数T的大小。T=AR211)()()(221TsKsARRsQSHsG第2章过程建模2.2机理法建模阻力：凡是物质或能量的转移，都要克服阻力。种类：电阻、热阻、气阻、流(液)阻。如阀门阻力R2，它影响放大系数K和时间常数T的大小T=AR2K=R2两个概念：容量和阻力11)()()(221TsKsARRsQSHsG第2章过程建模τ0q2q*h调节阀1调节阀2q1hq1tt无纯滞后有纯滞后τ0{第2章过程建模2.2机理法建模(2)自衡纯滞后单容过程dthdAdtdVqq2*22Rhq)(01*tqq第2章过程建模2.2机理法建模dthdARhtq201)(数学模型：传递函数：sesTKsQSHsG01)()()(001(2)自衡纯滞后单容过程第2章过程建模2.2机理法建模(3)自衡双容过程输出：h2输入：q求：h2与q的数学模型)1)(1()()()(212sTsTKsQSHsG传递函数：第2章过程建模2.2机理法建模传递函数：)1)(1()()()(212sTsTKsQSHsG)1()()(2212sTKsQSH1111)()(RSHsQ)1()()(111sTKsQSH(3)自衡双容过程第2章过程建模2.2机理法建模h2阶跃响应：(3)自衡双容过程h1第2章过程建模2.2机理法建模(4)自衡纯滞后双容过程输出：h2输入：q求：h2与q的数学模型传递函数：sesTsTKsG0)1)(1()(21τ0第2章过程建模2.2机理法建模h2阶跃响应：τ0h1τ0{h1h2(4)自衡纯滞后双容过程第2章过程建模2.2机理法建模(5)自衡多容过程nTsKsG)1()(无滞后：sneTsKsG0)1()(纯滞后：第2章过程建模2.2机理法建模(6)无自衡单容过程输出：h输入：q1求：h与q1的数学模型第2章过程建模2.2机理法建模dthdAqq21自衡过程：02qdthdAq1无自衡过程：02q(6)无自衡单容过程第2章过程建模2.2机理法建模dthdAq1数学模型：)()(1sAsHsQ传递函数：sAsQSHsG11)()()(1纯滞后：seAssG01)(τ0(6)无自衡单容过程第2章过程建模2.2机理法建模(7)无自衡双容过程sAsRAsQsHsG2112111)()()(传递函数：se0τ01)()(1111sRARsQSHsAsQSH2121)()(1111)()(RsHSQ?)()(2sQSH第2章过程建模2.2机理法建模(7)无自衡双容过程阶跃响应h1qtth2t第2章过程建模2.2机理法建模小结包括：自衡、无自衡(单容、多容，纯滞后)建模过程：明确输入输出分析内部机理推导方程了解特性第2章过程建模作业P252-42-9