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过程控制(第二版)第二章

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自动控制原理第二章复习总结（第二版）

自动控制原理第二章复习总结（第二版）

⾃动控制原理第⼆章复习总结（第⼆版）第⼆章过程装备控制基础本章内容：简单过程控制系统的设计复杂控制系统的结构、特点及应⽤。

第⼀节被控对象的特性⼀、被控对象的数学描述（⼀）单容液位对象1．有⾃衡特性的单容对象2．⽆⾃衡特性的单容对象（⼆）双容液位对象1．典型结构：双容⽔槽如图2-5所⽰。

图2-5 双容液位对象图2-6 ⼆阶对象特性曲线2．平衡关系：⽔槽1的动态平衡关系为：3．⼆阶被控对象：1222122221)(Q K h dt dh T T dt h d T T ?=+++式（2-18）就是描述图2-5所⽰双容⽔槽被控对象的⼆阶微分⽅程式。

称⼆阶被控对象。

⼆、被控对象的特性参数（⼀）放⼤系数K（⼜称静态增益）（⼆）时间常数T（三）滞后时间τ（1）．传递滞后τ0（或纯滞后）：（2）．容量滞后τc可知τ=τ0+τc。

三、对象特性的实验测定对象特性的求取⽅法通常有两种：1．数学⽅法2．实验测定法（⼀）响应曲线法：（⼆）脉冲响应法第⼆节单回路控制系统定义：（⼜称简单控制系统），是指由⼀个被控对象、⼀个检测元件及变送器、⼀个调节器和⼀个执⾏器所构成的闭合系统。

⼀、单回路控制系统的设计设计步骤：1．了解被控对象2．了解被控对象的动静态特性及⼯艺过程、设备等3．确定控制⽅案4．整定调节器的参数（⼀）被控变量的选择（⼆）操纵变量的选择（三）检测变送环节的影响（四）执⾏器的影响⼆、调节器的调节规律1．概念调节器的输出信号随输⼊信号变化的规律。

2．类型位式、⽐例、积分、微分。

（⼀）位式调节规律1．双位调节2．具有中间区的双位调节3．其他三位或更多位的调节。

（⼆）⽐例调节规律（P ）1．⽐例放⼤倍数（K ）2．⽐例度δ3．⽐例度对过渡过程的影响（如图2-24所⽰）4．调节作⽤⽐例调节能较为迅速地克服⼲扰的影响，使系统很快地稳定下来。

通常适⽤于⼲扰少扰动幅度⼩、符合变化不⼤、滞后较⼩或者控制精度要求不⾼的场合。

（三）⽐例积分调节规律（PI ）1．积分调节规律（I ）（1）概念：调节器输出信号的变化量与输⼊偏差的积分成正⽐==?t I t I dt t e T dt t e K t u 00)(1)()(式中：K I 为积分速度，T I 为积分时间。

SPC-2

SPC-2
统计过程控制(SPC, 第二版) Statistical Process Control (SPC, 2nd )
Table of Contents/目录
Section 1: Introduction/引言
1) 2) 3) 4) 5) History of Quality Management /质量管理发展的阶段 Statistical Technology of Quality Management /质量管理中的统计技术 QMS Requirements to Statistical Technology / 各质量体系对统计技术的要求 History of SPC/ SPC的发展 SPC&SQC/ SPC与SQC
Section 1: Introduction/引言
将相似工序同类分布的产品质量特征值数据，通过数学方法变换程 同一分布，从而可以累积起来称为大样本进行处理。主要有：通用 图法、相对公差法及美军固定样本容量法。
– 选控控制图（Cause-Selecting Control Chart）：前述控制图都是全 控图，及对所有异因都加以控制。而选控图是选择部分异因加以 控制，它由我国张公绪教授1980年提出。它对统计诊断理论起到 重要的作用。 – 彩虹图 – 多元控制图：1947年侯铁林（H. Hotelling）提出多元T2图控制 图，从此开辟了多元质量控制的时代。
– – Measurement of Two sided Spec (bilateral) /双边公差的指数 Measurement of One Side Tolerance /单边公差的指数
Section 4 : Control Chart/控制图概述
1) 2) Control Chart Theory/ 控制图的原理 Benefits of Control Charts /控制图的作用

过程控制工程_第二版_(王树青_著)_化工出版社_课后答案

过程控制工程_第二版_(王树青_著)_化工出版社_课后答案

过程控制工程课后习题答案第一章1-1自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。

被控对象是指被控制的生产设备或装置。

测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。

执行器常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于自动改变控制阀的开度。

控制器它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律给出控制信号u（t）1-21）直接数字控制它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID 控制规律，还可以分时处理多个控制回路。

2）集中型计算机控制系统它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便3）集散控制系统它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。

1-3spPC51P m PT51P2uP1P：被控变量储罐：被控对象U：控制变量进气流量：操纵变量P1，P2，出气流量：扰动变量被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。

控制变量：控制器的输出电信号。

操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。

扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量）。

干扰 通道P sp +E(t)_压力制器进 气 控制阀控制对 象++P （t ） P m (t )压力 1-4给定值+ 液位控制器控制阀水槽测量液位变送器假设控制阀为气闭式、控制器为反作用，定义偏差为测量值与给定值之差。

首先假设在 干扰发生之前系统处于平衡状态，即流入量等于流出量，液位等于给定值。

当有干扰发生， 平衡状态将被破坏，液位开始变化，于是控制系统开始动作。

1）假定在平衡状态下流入量 Q1 突然变大。

《过程控制》课程教学大纲.doc

《过程控制》课程教学大纲.doc

《过程控制》课程教学大纲课程中文名称：过程控制课程英文名称：Process Control课程编号：C1050 应开课学期：6学时数：32 学分数：2适用专业：自动化课程类型：专业拓展课/必修先修课程：电子技术基础、自动控制理论、计算机控制技术、传感器与检测技术一、课程性质过程控制主要研究以工业过程模型为被控对象、模拟控制和数字控制为控制手段的工业过程计算机控制系统，主要内容包含过程控制系统的组成、建模、基本控制规律以及整个过程控制系统的设计等，它是自动化专业的一门专业拓展课程。

二、课程目标通过本课程的学习，使学生熟练掌握过程对象的建模方法、过程参数的检测与变送以及常规过程控制系统的基本控制方法、复杂过程控制系统的控制方法等。

通过本课程的理论教学，使学生能够根据生产过程任务要求，采用适宜的技术手段对生产过程加以控制。

三、支撑的毕业要求课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等毕业要求3.掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历；了解本专业的前沿发展现状和趋势；教学目标：理解和掌握过程控制学科的发展概况与发展趋势，学习过程控制的基础理论。

达成途径：通过课堂讲解，仿真验证，课外作业。

评价依据：学习态度；课堂提问；考试成绩。

评价方式：平时成绩；考试成绩。

毕业要求5,掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识; 具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；教学目标：使学生能够创造性地运用过程控制的基本理论和基本方法进行过程控制系统的设计。

达成途径：学习各章基础理论，在此基础上培养学生过程控制系统的设计能力，提高学生的创新意识。

评价依据：学习态度；课堂提问；考试成绩。

评价方式：平时成绩；考试成绩。

四、教学内容、学时安排和基本要求第一章绪论（2学时）重点难点：控制系统的组成、控制系统的性能要求（1）了解典型的过程控制问题、过程控制系统的发展概况。

过程控制系统第二版课后答案

过程控制系统第二版课后答案

过程控制系统第二版课后答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性：。

系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

统计过程控制(SPC)—培训教材(第二版)

统计过程控制(SPC)—培训教材(第二版)

过程设计 和开发
产品和 过程确定
反馈、评定 和纠正措施
样件制作
试生产
批量生产
7、“过程分析（乌龟图）”在统计过程控制（SPC）中的运用： 过程分析（乌龟图）审核工作表
使用什么方式进行 ⑤
（材料/设备/装置）
填写机器（包括试验设备），材 料，计算机系统，过程中所使用
的软件等的详细说明
由谁进行？ ⑥
（能力/技能/知识/培训）
2、统计过程控制（SPC）的定义： 使用诸如控制图等统计技术来分析制造过程或
其输出，以便采取适当的措施，为达到并保持统计 控制状态从而提高或改进制造过程能力。
3、 ISO/TS 16949：2002体系对 SPC 的要求：
ISO 9001：2000质量管理体系—要求 8 测量、分析和改进 8.1 总则
铸造不良情况检查表
项目 地点
日期 废品数 不良分类
欠铸 冷隔 小砂眼 粘砂 其他 合计
铸造质量不良 质检科
1月 2月
224 258
240 256
151 165
75
80
14
18
704 777
收集人 XXX 日期
记录人 XXX 班次
2000年1月-6月
3月 4月 5月
356 353 332
283 272 245
统计过程控制
Statistical Process Control （SPC）
一、统计过程控制（SPC）概述
1、统计过程控制（SPC）的概念： 指 Statistical Process Control （统计过
程控制）的英文简称。 S （ Statistical ） 统计 P （ Process ） 过程 C （ Control ） 控制

过程控制系统第二版答案

过程控制系统第二版答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性：。

系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

过程控制系统第二版答案

过程控制系统第二版答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性：。

系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

过程控制系统实验指导书第二版

式中：K——仪表常数。 由式（3）可知，当仪表常数 K 确定后，感应电动势 E 与流量 Q 成正比。 E 通常为流量信号，将流量信号输入转换计，经过处理，输出与流量成正比的 4～20mADC 信号， 可与单元组合仪表配套，对流量进行显示、记录、计算、调节等。 注意事项： 1、电磁流量计为贵重仪器，接线正式投入运行之前，应严格检查安装、接线是否正确。 2、将传感器前后阀门打开，让传感器测量管内冲满被测介质。 （二）对象特性测试 工业过程动态数学模型的表达方式很多，其复杂程度相差悬殊。对于数学模型，应根据实际应 用情况提出适当的要求。一般说来，用于控制的数学模型并不要求十分准确。闭环控制本身具有一 定的鲁棒性，模型本身的误差可视为干扰，而闭环控制在某种程度上具有自动消除干扰的能力。 实际生产过程的动态特性非常复杂，往往需要作很多近似处理。有些近似处理需要作线性化处 理、降阶处理等，但却能满足控制的要求。建立数学模型有两个基本方法，即机理法和实验法。实 验法一般只用于建立输入输出模型。它的特点是把被研究的工业过程视为一个黑匣子，完全从外部 特性上测试和描述它的动态性质，因此不需要深入掌握其内部机理。 通过简单的测试获得被被控对象的阶跃响应，进一步把它拟合成近似的传递函数，是建立被控 对象数学模型简单有效的方法。用实验法建立被控对象的数学模型，首先要选定模型的结构。典型 的工业过程的传递函数可以取为各种形式，例如： 1、 一阶惯性环节加纯延迟 一阶惯性环节的传递函数：
过程控制系统实验指导书
引言
浙江求是科教设备有限公司生产的 PCT 系列过程控制实验系统装置，可以非常好地满足过程控制 课程实验的要求。在这套设备由被控对象和控制台组成，通过手动或计算机控制，可以将被控对象 转变成不同特性的过控对象，因此，在此基础上可以进行简单的温度、压力、流量、液位的单回路 控制，而且也可以进行一系例复杂控制系统实验如：变比值控制、Simth 预估控制、解耦控制、三容 液位控制、换热器温度控制等。 一、PCT 系列过程控制实验装置特点:

过程控制与自动化仪表_第二版_课后答案__机械工业出版社_(潘永湘_杨延西_赵跃_编着_着)


7.992 Y (s ) = 2 F ( s ) 12.5s + 2.5s + 11.96
⎧ ⎪Y1 ( s ) = G ( s ) ⋅ F1 ( s ) ⎪ ⎨Y2 ( s ) = G ( s ) ⋅ F2 ( s ) ⎪ 7.992 10 79.92 ⎪TF = ∆Y = Y1 − Y2 = G ( s )( F1 − F2 ) = G ( s ) ⋅ ∆F = ⋅ = 2 3 ⎩ 12.5s + 2.5s + 11.96 s 12.5s + 2.5s + 11.96s
ρ=
3.(1) 解: 1、 被控参数：热水温度 2、 控制参数：蒸汽流量 3、 测温元件及其变送器选择：选取热电阻，并配上相应温度变送器。 4、 调节阀的选择：根据实际生产需要与安全角度的考虑，选择气开阀；调节器选 PID 或 PD 类型的调节器；由于调节阀为气开式（无信号时关闭） ，故 K v 为正，当被控过 程输入的蒸汽增加时，水温升高，故 K 0 为正，测量变送 K m 为正，为使整个系统中 各环节静态放大系数乘积为正，调节器 K c 应为正，所以选用反作用调节器。 第 6 章 常用高性能过程控制系统 1.(12) 解: 1）画出控制系统的框图 温度控制器 流量控制器 调节阀 蒸汽管道 再沸器 精馏塔
图为液位控制系统由储水箱被控过程液位检测器测量变送器液位控制器调节阀组成的反馈控制系统为了达到对水箱液位进行控制的目的对液位进行检测经过液位控制器来控制调节阀从而调节q1流量来实现液位控制的作用
第一章 绪论 2.（1） 解： 图为液位控制系统，由储水箱（被控过程） 、液位检测器（测量变送器） 、液位控制器、 调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过 液位控制器来控制调节阀，从而调节 q1 （流量）来实现液位控制的作用。 系统框图如下：
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t = a~ 2a， y1(2a )= y* ( 2a) + y1 (a )
（三）由阶跃响应曲线确定过程的传递函数
常见的有自衡能力的数 学模型为：
W ( s) W ( s) K0 T0 s 1 K0 (T1s 1)(T2 s 1)
常见的无自衡能力的数 学模型为：
K0 W ( s) Ta s W ( s) W (s) W (s) 1 T1s (T0 s 1) 1 s e Ta s 1 e s T1s (T0 s 1)
K0 W0 ( s) (T1s 1)(T2 s 1) (Tn s 1)
3 滞后过程
具有纯滞后单容过程的微分方程和传递函数
d h T0 h K 0 q1 (t 0 ) dt H ( s) K 0 0 s W0 ( s ) e Q1 ( s ) T0 s 1 T0 R2C；K 0 R2
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（二）自动化仪表的性能指标

精度等级
绝对误差的最大值 （x x0 ) max 100% 100% 仪表量程 ab
仪表精度
过程检测控制仪表精度等级有0.005、0.02、0.05、 0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等

灵敏度：仪表指针的线位移或角位移与引起位移
率特性曲线）、函数参数型（微分方程、传递 函数、脉冲响应函数、状态方程和差分方程 等）。
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1. 基本概念
输入量与输出量之间的信号联系 ---- 过程通道 控制作用与被控量之间的信号联系----控制通道 扰动作用与被控量之间的信号联系----扰动通道
过通道不同，其数学模型亦不同。
2. 被控过程的特点
矩形脉冲信号x (t)可以看作两个幅值相 等方向相反的阶跃信号x1(t)和x2(t) 的叠 加，即 x ( t )=x1( t ) + x2( t ) = x1( t )+x2( t – a )
其矩形脉冲响应曲线
y*( t )=y1 ( t ) – y1 ( t – a ) y1( t )=y* ( t ) – y1 ( t – a ) 可以用分段作图法求取阶跃响应曲线。 t = 0 ~ a， y1(a )=y* ( a ) + y1(0 )
2 多容过程
双容过程的传递函数:
H 2 ( s) R3 K0 W0 ( s) Q1 ( s) ( R2C1s 1)( R3C2 1) (T1s 1)(T2 s 1)
其中
T1 R2C1;
T2 R3C2 ;
K0 R3
多容过程传递函数

有自衡能力多容过程的传递函数为：
t2 ln[1 y * (t1 )] t1 ln[1 y * (t2 )] ln[ln[1 y * (t1 )] ln[1 y * (t2 )]
3 确定二阶或n阶惯性环节的特性参数

采用两点作图法
y (t1 ) 0.4 y ( ) y (t2 ) 0.8 y ( ) t1 t2 T1 T2 2.16 T1T2 t1 1.74 0.55 (T1 T2 ) t2
（一）阶跃响应曲线法
在被控过程的输入量作阶跃变化时，测定其输出量随 时间而变化的曲线，即得阶跃响应曲线。
注意事项： 1）合理选择阶跃信号值；为正常输入信号的 5%~15%，以不影响正常生产为准。 2）在输入阶跃信号前，被控过程处于相对稳 定的运行状态。 3）试验时应在相同的试验条件下，重复做几 次测试，需获得两次以上比较接近的测试数据， 以减少干扰的影响。 4）在实验室应在阶跃信号作正、反方向变化 时分别测取其响应曲线，以求取过程真实特性。

（二）热电偶温度计


测温原理 基于热电效应原理，通过测量 热电势来实现测温。 为保持热电偶冷端温度恒定，需加冷端 补偿导线
为消除冷端温度变化对 测量精度的影响，可采用 冷端温度补偿。方法有补 偿电桥法和计算校正法。
第二章 过程建模和过程检测控制仪表

第一节 过程建模 第二节 过程变量检测及变送 第三节 过程控制仪表 第四节 其它数字式过程控制装置 思考题与习题
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第一节 过程建模
一、基本概念

被控过程的数学模型：是指过程在各输入
量的作用下，其相应输出量变化函数关系的数 学表达式。

模型种类：响应曲线型（脉冲响应曲线和频
（二）矩形脉冲响应曲线法
当过程长时间处于较大的 扰动信号作用下，被控量的 变化可能超出实际生产所允 许的范围，而不允许应用阶 跃响应曲线法。此时应采用 矩形脉冲响应曲线法。 以矩形脉冲作为被控过程 的输入信号，测定其输出量 随时间而变化的曲线，即得 矩形脉冲响应曲线
矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线方法
具有纯滞后的多容过程的传递函数
K0 W0 S） （ e 0s （T0 s 1)n
二、非自衡过程建模

1 单容过程
d h C q1 dt H ( s) 1 W0 ( s ) ；T0 C Q( s ) T0 s
2 多容过程
双容过程数学模型
H 2 ( s) 1 W0 ( s) ； Q1 ( s) Ta s(Ts 1) Ta C2；T R2C1

2 确定一阶加滞后环节的特性参数

计算法
y (t ) y (t ) 1 e y()
*
t1 T0 t2 T0

t T0
取不同时间值联立求解：
y * (t1 ) 1 e
y * ( t2 ) 1 e
T0

t2 t1 ln[1 y (t1 )] ln[1 y * (t2 )
*
t T0
t T0 ln[1 y * (t )]
选取特殊点计算
y * (t1 ) 0.632, y * (t2 ) 0.33 t1 t 1 t1 ln[1 0.632] 1 t2 t2 T2 2.5t2 ln[1 0.33] 0.4 T1
上式适用于0.32＜ t1 / t2＜0.46
3 确定二阶或n阶惯性环节的特性参数
t1 t1 t2 当 0.32时，近似为一阶环节，T0 t2 2.12 t t t 当 1 0.46时，近似为二阶环节，T1 T2 T0 1 2 t2 2 2.18 t1 t1 t2 当 0.46时，近似为高于二阶环节，T0 t2 2.16n n值可查表得出
二、机理分析法建模

机理分析法适用于简单的被控过程建模。它是根据过 程的内部机理，运用物理和化学原理建立数学模型。
（一）自衡过程建模
1.单容过程
dh 动态物料平衡关系： q1 q2 A dt
d h d h 增量形式 q1 q2 A dt C dt
其中
h q1 R2
K 0 s W ( s) e T0 s 1 W ( s) K0 e s (T1s 1)(T2 s 1)
1 确定一阶环节的特性参数
计算法求取参数步骤：
静态放大系数
*
K0
y ( ) x0
y (t ) 时间常数T0： y (t ) y ()
y (t ) 1 e
二、温度检测与变送
温度是工业生产过程中最常见、最基本的参数之一，约占 生产过程中全部过程参数的50%左右。 测量温度的方法： 接触式：测量体与被测介质接触，二者之间进行热交换， 最后达到热平衡，此时测温体的温度就是被测介质的温度。 特点：方法简单、可靠、测量精度高，有滞后现象，不易 很高温度的测量。 非接触式：测量体通过接收被测介质发出的辐射热来测 量温度的。特点：测温上限不受限制，测温速度较快，测 温误差较大。 工业生产中常用的温度及及其测温原理、使用场合如表2-6 所示。
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一、检测仪表的基本概念

（一）测量误差：测量结果与被测变量真值之
差

绝对误差：仪表指示值与被测变量的真值之差 相对误差：绝对误差与被测变量的真值之比的
百分数 引用相对误差： 绝对误差 x x0 100% 100% 仪表量程 ab 另外还有系统误差、随机误差、疏忽误差、基本 误差、附加误差、和允许误差等。
二、机理分析法建模
单容过程传递函数
H ( s) R2 K0 W0 ( s) Q1 ( s) R2Cs 1 T0 s 1
T0 R2C
K0 R2
2
多容过程
有自衡能力的双容过程 物料平衡关系
d h1 q1 q2 C1 dt h1 q2 R2 d h2 q2 q3 C2 dt h2 q3 R3
的被测参数的变化量之比；

灵敏限：仪表能感受并发生动作的输入量的最小
值；

变差：在外界条件不变的情况下，用同一仪表对
同一个量进行正、反行程测量时，所得两示值之差。
（三）自动化仪表的选用

选择仪表参数：仪表量程、精度等级 仪表的类型：控制型仪表、报警型仪表、 记录型仪表、指示型仪表和积算功能仪 表等


被控量的变化往往是不振荡的、单调的、 有滞后和大惯性的。 有自衡能力的过程为自衡过程，无自衡能 力的过程为无自衡过程
3. 建立数学模型的目的

设计过程控制系统和整定调节器参数



数 学模型是系统分析与设计的主要依据，是调节器 参数整定的基础。 指导设计生产工艺设备 对生产过程数学模型 进行分析与仿真，可确定有关因素对被控过程动 态特性的影响，有利于对生产设备的合理设计。 进行仿真试验研究 根据数学模型通过计算机进 行仿真试验，节省系统设计的时间与经费。 培训运行操作人员 建立复杂生产过程的数学模 型和模拟系统，对操作人员进行培训，方便、安 全和经济。