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调节对象的特性

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1080《过程控制》西南大学网教23秋季作业参考答案

1080《过程控制》西南大学网教23秋季作业参考答案

108020232单项选择题1、串级控制系统的主回路是一个（），因此对于设计中的主参数的选择，可以按照单回路控制系统的设计原则进行。

.随动控制系统 . 定值控制系统. 程序控制系统 .以上都不是2、比例调节的缺点是存在静态误差，因此也称为（）。

. 误差调节 . 动态调节. 有差调节.静态调节3、实验法建模时，为了获得被控对象的（），应加入激励信号使被控对象处于被激励的状态。

. 动态特性. 静态特性. 物理属性 .化学特性4、利用阶跃响应曲线法建立被控对象的数学模型，需求取被控对象输入与输出之间的（）。

.大小关系.最大值.最小值.传递函数5、比例积分调节规律中，积分调节可以消除（）。

.振荡.比例系数.调节时间.静态误差6、比例积分微分调节的缩写为（）。

.DCS.PID.PI.PD7、若调节对象的特性是线性的，应选择具有（）流量特性的调节阀。

.双曲线.抛物线.直线.等百分比8、为了减小调节阀（）的影响，一般采用阀门定位器克服阀杆摩擦力。

.流量.重量.间隙特性.尺寸9、弹性式压力表是利用各种弹性元件，在被测介质压力作用下产生弹性变形的原理来测量压力的，服从（）。

.法拉第电磁感应定律.胡克定律.质量守恒定律.惯性定律10、变送器一般由输入转换部分、放大器和（）组成。

.控制器.反馈部分.传感器.执行单元11、关于压力检测仪表的安装，下列叙述错误的是（）。

.压力检测仪表必须经检验合格后才能安装.压力检测仪表应水平安装.取压点应能如实反映被测压力的真实情况.压力检测仪表的连接处，应选择适当的材料作为密封垫圈12、串级控制系统是把两个调节器串接在一起，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的（），共同稳定一个被控变量所组成的闭合回路。

.输入值.给定值.扰动量.以上都不是13、阶跃响应曲线法适用于处于（）的被控对象。

.C. 开环、非稳态.开环、稳态.闭环、稳态.闭环、非稳态14、调节器的调节规律是指调节器输出信号与输入信号之间随（）变化的规律。

职业技能试卷 — 热工自动装置检修(第051套)

职业技能试卷 — 热工自动装置检修(第051套)

一、选择题（共 25 题，每题 2 分）：【1】在气动执行机构出现晃动现象时，不可能引起的原因是（）。

A．调节器输出的实际指令信号在晃动B．指令信号的传输电缆屏蔽不佳，使干扰信号串入C．气源压力不稳定D．定位器固定螺丝脱落【2】十进制数101的二进制码为（）。

A．101B．100101C．1100101D．11100101【3】在串级汽温调节系统中，副调节器可选用（）动作规律，以使内回路有较高的工作频率。

A．P或PDB．PIC．PIDD．以上都可以【4】做机组性能试验时，300MW等级及以上机组的汽温控制系统中再热蒸汽温度的稳态品质指标为（）℃。

A．士2B．±3C．±4D．±5【5】在堵转情况下，交流异步电动机的转差率为（）。

A．0B．0.5C．1D．1.5【6】数字0.0520中的有效数字有（）位。

A．5B．4C．3D．2【7】强制开送风机动叶自然通风的条件是（）。

A．两台一次风机跳闸B．MFTC．两台送风机跳闸D．全炉膛灭火【8】电厂制氢系统一般包含三个子调节系统，即槽温调节系统、氢氧液位调节系统和（）调节系统。

A．槽压B．负压C．流量D．以上都不是【9】炉膛吹扫条件中，最少需有（）额定空气量的通风量进行吹扫。

A．10%~15%B．15%~20%C．25%~30%D．5%~10%【10】给水回热系统各加热器的抽汽要装止回阀的目的是（）。

A．防止蒸汽倒流B．防止给水倒流C．防止凝结水倒流D．以上都不是【11】3/8in=（）mm。

A．10.56B．9.53C．8.76D．8.50【12】在串级三冲量控制系统中，应（）。

A．主给水流量和蒸汽流量均作用于副调节器且极性一致，均为负B．主给水流量和蒸汽流量均作用于副调节器且主给水极性为正，主蒸汽流量为负C．主给水流量和蒸汽流量均作用于副调节器且主给水极性为负，主蒸汽流量为正D．主给水流量和蒸汽流量均作用于副调节器且极性一致，均为正【13】根据《火力发电厂设计技术规程》，（）容量机组的协调控制系统运行方式宜包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。

调节阀流量特性介绍

调节阀流量特性介绍

调节阀流量特性介绍1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。

其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量L---- 调节阀某一开度的行程Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。

理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时③适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。

工作更为灵敏有效③ 应用广泛，适应性强抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之①特性介于直线特性与等百分比特性之间②调节性能较理想但阀瓣加工较困难快开在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大②一般用于双位调节和程序控制在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。

一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。

另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。

因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。

称为工作流量特性[1]。

具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。

（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。

调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。

第一章 调节系统的基本原理与调节

第一章 调节系统的基本原理与调节


2．自动调节系统的 任务：以预定的精 度，确保被控量等 于给定值，或与给 定值保持确定的函 数关系。
3．自动调节系统的组成



自动调节系统由调节对象、发信器、调节 器和执行器组成的闭环系统。 发信器、调节器和执行器的总和又可以称 为自动调节设备。 自动调节系统是由调节对象和自动调节设 备组成。
定义：调节系统在阶跃干扰作用下，系统的平 衡状态遭到破坏，从一个稳态过渡到另一个稳 态的过程，也就是被调参数随时间而变化的过 程，称为过渡过程。
静态(稳态)——动平衡。对于定值调节系统， 当对象的流入量与流出量相等时被调参数处于 相对平衡状态，此时被调参数不随时间而变化。
流入 调节对象
流出
例：冷藏箱——调节对象，被调参数——箱内 的温度，给定值θ 0 。当干扰加入后，箱内温度 会偏离θ 0 ，原来的平衡被破坏。由于调节作用， 克服了干扰的影响，是被调参数逐渐趋近于给定 值。这一过程，被调参数是随时间t变化的。
+-
自动调节系统是个闭合回路，故为闭环系统。 另外，系统的输出是被调参数，但它经过发信器 后又返回到调节器的输入端。这种把系统的输出 信号又引到系统输入端的作法叫做反馈。
如果反馈信号使被调参数的变化减小，称为负 反馈，反之，称为正反馈。 负反馈信号(即被调参数的测量值z)进入比较元 件时取负值，而给定值r取正值，所以比较元件输 出的偏差信号为 e=r-z。 在自动调节系统中一般都采用负反馈。它是按 偏差进行控制的，所以，产生偏差是自动调节的 必要条件。
空调系统中采用的开环控制系统方框图如下
按干扰补偿的控制系统方框图
这种控制方式的原理是需要控制受控对象 （调节对象），而测量的是破坏系统正常工作 的干扰。利用干扰信号产生控制作用，以补偿 干扰对被调参数的影响，所以称干扰补偿。 信号源干扰经测量、计算、执行诸元件至 对象的被控量，是单向传递的，所以是开式控 制。 由于测量的是干扰，所以只能对可测干扰 进行补偿。不可测干扰以及对象各功能部件参 数变化给被控量造成的影响，系统自身无法控 制。因此，控制精度受到原理上的限制。

调节对象参数和运动特性随工况变化的分析

调节对象参数和运动特性随工况变化的分析
维普资讯
第３ ２卷第 １期
２０ 年 １ ０６ 月
水９ ４ （０ ６０ — ０ ７ ０ ０ ５ —３ ２ ２０ ） １０ ５ —４
调节对象参数和运动特性随工况 变化的分析
曾 云， 沈祖诒 ， 曹林 宁
（ 河海 大学水 利水 电学院 ， 苏 南京 ２ ０ ９ ） 江 １ ０ ８
Ｚ ｎ ｎ Ｓ ｅ ｕ ｉ Ｃ ｏＬｎ ｉｇ ｅ ｇ Ｙｕ ， ｈ ｎ Ｚ ｙ ， ａ ｉ ｎｎ
（ｏｌ ｅｏ ｔ ｏ ｓｒａ ｃ ｎ ｙ ｒｐｗ ｒ ｎｉｅｒ ｇ， ｏ ａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｎ ｎｉｇＪ ｎｓ ０ ８ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ Ｃ ｎｅｖｎｙａｄＨ ｄｏｏ ｅ Ｅ ｇｎｅｉ Ｈ ｈｉ ｎｖｒｔ， ａｊ ａｇｕ２ ０ ９ ） ｅ Ｗａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ １
附 近线 件 化 ， 化为 状 态 越 的增 量 方 程 ， 到线 性 化 模 型 。 得 许 多 学 芹在 调 节 对 象 的 分 析研 究方 面做 了 许 多工 作 ， 文
式 中 。 、 、 分 别 是 水 轮 机 力 矩 对 转 速 、 头 、 叶 开 度 的 Ｂｅ ｅ 水 导 传 递系数 ； ｍ 为水 轮 机 力矩 ； ｅ 、 分 别 是 水 轮 机 流 量 对 ｅ
Ａ ｓ ａｔＴ ｅｏｊｃ ｐｒｍ ｔｒ ｃａ ｇ ｉ ｏｋｐ ｉｔｎｗ ｔｒｕｂｎ ｏｅ ｉｇｓｓ ｍ． ａｅ ｎｔｅｌ ｅｒ ｄｌ ｆ ｂｔ ｃ： ｈ ｂｅｔ ａａ ｅｅ ｈｎ ｅｗｔ ｗ ｒ ｏ ａ ｒｉｅｇｖｒ ｎ ｙｔ Ｂ ｓｄｏ ｎａ ｅ ｏ ｒ ｓ ｈ ｎｉ ｅｔ ｎ ｅ ｈ ｉ ｍｏ
Ｋ ｙＷｏ ｄ： ｏｅ ｉｇｏｊｃ ｍｏｅ ｐ ｒｍ ｔ ； ｈ ｎｅｏ ｅａｏ ｏｄｔ ｎ； ｏｅ ｅ ｔ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｓ ｅ ｒｓ ｇｖｒ ｎ ｂｅｔ ｄｌ ａａ ｅ ｒｃ ａｇ ｆ ｐ ｒ ｉ ｃｎｉｏｓ ｍ ｖｍ ｎ ｃ ａａｔ ｉ ｉ ｎ ； ｅ ｏ ｔｎ ｉ ｅ ｓｃ

第一章 调节系统的基本原理与调节对象特性11

第一章 调节系统的基本原理与调节对象特性11

把此输出信号引回调节系统输入端的比较元件,这
种方式称为 反馈
反馈
负反馈：反馈信号使被调参数变化减小 正反馈：反馈信号使被调参数变化增大
在自动调节系统中都采用负反馈。 偏差信号为：e=r－z
其中 r——给定值信号； z——负反馈信号。
三、调节系统的基本概念
（一）调节系统分类 反馈调节系统按给定值的变化规律不同， 分为： 定值调节系统 程序控制系统
七、调节过程时间ts
调节系统受到干扰作用，被调参数开始波 动到进入新稳态值上下±5％（或±2％）范围 内所需时间。通常期望ts＝3 Tp。
八、峰值时间tp
过渡过程达到第一峰值所需的时间，即 达到最大偏差值所经历的时间。
第三节 调节对象特性
静态特性 对象特性 动态特性
输入一个单位阶跃干扰，然后分析下列两点： 1、从新稳态数值求取对象的静态特性，如放大系 数。 2、从过渡过程曲线求取对象动态特性参数，如时 间常数T和延迟τ等。
一、冷藏箱空气温度数学模型 （一）冷藏箱内空气温度动态 方程 假定箱内壁与箱内空气温 度相同，均匀分布，可视为集 中参数，箱壁不蓄热。
（一）冷藏箱内空气温度动态方程
冷藏箱空气温度动态方程为：
C d dt k1 A1 k 2 A2 k1 A1 s k 2 A2 2
方程左边为被调参数，是对象的输出信号； 而方程右边两项为输入信号，其中θs箱外温度 为干扰作用参数，k1A1θs为干扰作用项，θ2为 调节作用参数，k2A2θ2为调节作用项。
△Φ1≈6△d1
空调室空气湿度动态方程式的解可写成
Φ1≈6d1
t T 1 e d

思考题
1.某热交换器如右图所 示，用蒸汽将送入的冷 水加热至一定温度，生 产工艺要求热水温度保 持在θ℃，试设计一个 单回路反馈调节系统， 说明系统的自动调节过 程。

第9章 燃气的压力调节及计量

Q0max 1.15 ~ 1.2Qp
调压器的计算流量：管网计算流量的1.2倍 调压器的压力降：调压器前燃气管道的最低压力 和调压器后燃气管道所需压力差确定
11
2015/11/11
表9-1 国产TZY-40K型自力式调压器，调节阀门完全开启时 系数C值
公称直径 20 （mm） 阀口直径 10，12， （mm） 15，20 阀座形式 单座 25 25 32 32 40 40 50 50 80 80 100 100 150 150 单座, 双座 200 200 单座, 双座 450， 630
PP1 9006 m3 / h 0T1Z1
12
2015/11/11
三、敏感元件（薄膜）
感测燃气出口压力的变化，并将其与给定值比较， 从而驱动传动装置，带动调节元件调节调压器出口压 力
1、薄膜有效系数
随着弯曲程度（挠度）的不同，有效系数也不同 挠度越大，有效系数越小 2、薄膜特性 应具有一定的强度和耐久性能、有较高的灵敏度 和良好的气密性、耐腐蚀性、耐热性及耐低温等。 通常用皮革，橡胶及塑料等材料制成
理论值 (9-16) ε：考虑密度变化的膨胀系数 经验值 图9-8 C是流通能力系数，可查表9-1
P P2 2 k 1 在临界状态时 2 0.91 P k 1 1 1 c P
k
Q0 5260C
PP1 0T1Z1
P P 1 c Q0 5260C c P 1 0T1Z1
三、差压式流量计：又称节流流量计
和阀座的配合，压损不超过10kPa
安全阀：安全切断阀和安全放散阀 安全装置： 监视器装置：调压器的串联 调压器的并联装置 旁通管：保证调压器检修时不间断供气 •测量仪表：判断各种装置及设备工作是否正常 进口：指示式压力计，出口：记录式压力计

关于PID调节器的正反作用的确定

关于PID调节器的正反作用的确定
调节器的正反作用的确定，需要根据实际控制回路和工艺运行要求确定。

一下步骤可供参考：
1、根据生产安全和操作运行要求，确定执行单元的正反作用（电开、气开型计为＋，气开、气关型计为－）；
2、根据对象特性，确定调节对象的正反作用。

如果阀门开大（此处的“开大”的含义是：阀门的流通面积增加，并非控制信号增大）测量值升高则为＋，反之为－；
3、测量单元的信号特性一般都为＋；
4、根据“闭环回路必须形成负反馈，整个系统才可以处于稳定状态”的原则，我们可以确定调节器的正反作用（调节器的偏差取PV-SV），正作用为＋，反作用计－。

举例：
有一反应釜的液位调节回路，调节阀安装与反应釜的出口。

根据工艺生产安全，要求当调节阀气源压力丧失或控制信号丢失，调节阀必须处于全开状态，尽快放空反应釜中的物料，以防止物料凝固。

根据以上要求，我们可以确定：
1、调节阀采用气关阀（或电关型），计为“－”；
2、由于阀门安装于反应釜的出口，阀门通径增大，液位下降，反作用，计为“－”；
3、差压变送的租用形式计为“＋”；
4、将以上三个环节的符号相乘，的符号为“＋”；为使为整个闭环回路形成负反馈即“－”，调节器的作用形式计为“－”，调节器采用反作用。

5、验证：当液位升高（PV-SV值增大），调节器是反作用输出下降，调节阀为气关式信号下降阀门开大，物料流出速度增高，液位下降，液位恢复稳定。

以上举例是单回路，对视实际的复杂回路通过简化同样可以采用此步骤来确定。

需要了解详细的说明，可以参考自动控制工程等相关书籍。

控制系统设计 第六章 调节系统设计


例1：船舶的自动驾驶仪设计
解：船舶自动驾驶仪有两个方式：保持航向和变向航向，前者是 调节，后者是跟踪。驾驶员只干预给定信号，即改变航向
K
设
K G (s) s ( s 1)
即
D( s ) K p K d s
1 K ( K p K d s) s ( s 1) 0
h( s ) R Q1 ( s ) RCs 1
G(s)
类似的还有升温过程都符合规律电气等效：
u u I1 R 1 Cs
u R I RCs 1
还有另一种情况：容积特性小，主要是传输滞后，
e
s
Ke s 容积可以成为多容，最终上述两种情况均有， s 1
，性，系统有储能特点。
容积系数
液阻：R
物料变化量 模型化：水位系统 被调量变化
h Q2

动态阻抗
C ：水槽面积
d h C Q1 Q2 dt

C
RC
d h h Q1 dt R
d h h R Q1 dt
max 100 max
max ----本体振动
本例中 6 的幅度产生 M max 32000Kg m / rad
过程控制系统设计：一般对化工、电力、造纸
1.调节对象特性： 主要是滞后特性，用容积特性刻画，一般简称为容性负载 容积系数：被调量改变一个单位所需物料变化 所以，这是以物料控制为模型的 容积系数C即为水槽

R h / Q2
C
RC
d (h) h R Q1 dt
R Ts 1
d (h) Q1 Q2 dt
G( s)

《初级工》第七章 自动调节系统的基本知识及应用




当t=３Ｔ时，
h(3T ) KA(1 e ) 0.95KA 0.95h()
从加入输入作用以后，经过3T时间，h已经变化了全部变 化范围的95%，这时，可近似认为动态过程基本结束。
3
c、时间常数τ对控制系统的影响
对控制通道的影响： 在相同的控制作用下，时间常数大，被控变量的变化 比较缓慢，则过程比较平稳，容易进行控制，但过渡 过程时间较长；若时间常数小，被控变量的变化速度 快，则控制过程比较灵敏，不易控制。时间常数太大 或太小，对控制都不利。
Kp ——比例调节器的放大倍数
只需改变支点o的位置就可以改变放大倍数Kp 的大小。工业中所用的调节器都用比例度来表 示比例调节的强弱。
其中（xmax-xmin）为仪表量程，（ymax-ymin）为调 节器输出量的范围 但比例调节不能使被调量恢 复到给定值而存在余差，因而调 节准确度不高。当调节质量要求 较高时，需要加上积分调节来消 除余差。
mD—扰动作用；μ—执行机构位移；D—软化水流量； W—生水流量；h—软化水箱水位；h0—水位给定值； i1—水位偏差信号；i2—调节信号
三、自动调节系统的特征分类
1、按给定值信号的特征分类
①定值调节系统
②随动调节系统
③程序调节系统
2、按工作原理分类 ①反馈调节系统 ②前馈调节系统
③前馈-反馈调节系统


对上式求导：
当t=0时，
h
dh KA t T e dt T dh KA h() dt T T
当对象受到阶跃输入作用 后，被控变量如果保持初 始速度变化，达到新的稳 态值所需要的时间就是时 间常数。
h(∞)
0.632h(∞)
0
T
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优点：简单易行。缺点：精度低。

周期脉冲法
– 通过调节量的周期变化（矩形波或正弦变化），获取对象的
动、静态特性。 优点：能反应条件波动时的结果。缺点：不能用于大滞后系统。
对象特性实验注意事项
1. 2.
3.
4.
5.
6.
实验应在其它条件相对相对稳定时进行； 条件变化与结果记录应同时进行，以便分析滞后 时间； 实验结果的记录应持续到输出量达到稳定态为止； 尽可能增加实验点数，必要时可进行重复实验， 以提高精度； 对实验数据中的奇异点，要认真分析，尽量排除。 注意实验中的异常变化，必要时做好预防措施， 以策安全。
示例四： 一阶对象的放大倍数和时间常数
Q1
h
(Q1-Q2)dt=Adh 其中 Q2h/Rs 对于任意Q1输入，最终总能形成一 定的h，使得： Q1 = Q2h/Rs 一个Q1对应一个确定的h。 参数Rs实际上决定了稳定液位 Q2 高度与给料量之间的对应关系— —比例系数或放大倍数。 当某一瞬间Q1从a增加/减少到 b时，h需要经过一段时间才能从 对应的h1增加/减少到h2。时间常 数T即用于描述此过程的快慢。
§2.2 对象理论数学模型的建立
一阶对象： 系统输入、输出关系（动态特性）可以用 一阶微分方程来表示的控制对象。 积分对象 系统动态特性可以用一阶积分方程来表示 的控制对象。 二阶对象： 系统动态特性可以用二阶微分方程来表示 的控制对象。

示例一：一阶对象
Q1
h
Q2
由体积守恒可得： (Q1-Q2)dt=Adh 其中：Q2h/Rs RS——局部阻力项 由此可得： RS Q1=h+A Rs (dh/dt) 或: K Q1 =h+T(dh/dt)
本章作业

P33 9，14
§2.4 对象特性的实验研究
―科学”和“技术”具有不同的范畴
– 许多复杂的过程不能通过理论分析得出显性表达式； – 理论推导通常忽略一些影响因素，而这些因素对实
际结果具有相当的影响； – 通过实验获得经验方程有时比理论推算更方便。

ห้องสมุดไป่ตู้
对象特性研究的目的在于获得以下参数：
– 输入与输出的对应关系——对象的静态特性；
§2.3 描述对象特性的参数

时间常数T
– 在一定的输入作用下，被调参数完成其变化所需时
间的参数。 – 当对象受到阶跃输入作用后，被调参数如果保持初 始速度变化，达到新的稳定值所须的时间。
由于调节量越大，被调参数的变化越大。 随着调节作用的进行，相对调节量变小，被调 参数的变化减小。所以，在阶跃输入后，被调 参数的实际变化速度是越来越小的。因此，被 调参数变化到新的稳定值(与新输入量相对应的 输出量)所需的时间实际上应该是无限长。
§2.3 描述对象特性的参数

放大倍数K
– 在系统稳定条件下，输入量与输出量之间的
对应关系——系统的静态特性。 如：h=KQ+C 或 h=K Q
K值越大，系统灵敏度越高。
在实际工艺系统中，通常采用比较K值的方 法来选择主要控制参数。当然，由于工艺条件 和生产成本的制约，实际上并不一定都选择K 值最大的因素作为主控参数。
§2.3 描述对象特性的参数

滞后时间
– 在输入参数变化后，有的输出参数不能立即
发生变化，而需要等待一段时间才开始产生 明显变化，这个时间间隔称为滞后时间。

滞后时间按其产生原因可以分为：
– 传递滞后：滞后期内无变化——新参数的作
用结果还没有传递到输出点； – 容积滞后：滞后期内逐步产生微弱变化—— 新参数的作用结果受到容积量的缓冲。
示例二：积分对象
Q1
h
Q2
由体积守恒可得： (Q1-Q2)dt=Adh 其中：Q2=C C——常数 由此可得： Q1= Q2 +A (dh/dt) 或: h=(1/A) (Q1-C) dt
示例三：二阶对象
Q1
h1
Q12
Q2
h2
由体积守恒可得： (Q1-Q12)dt=A1dh1 (Q12-Q2)dt=A2dh2 由此可得： R2 Q1=h2+(A1 R2 +A2 R2 )(dh2/dt) + A1 R2 A2 R2(d2h2/dt2) 或: KQ1=h2+(T1 +T2)(dh2/dt) + T1 T2(d2h2/dt2)
系统的动态特性
对象受到干扰作用或调节作用后，被调参数跟随 变化规律。 研究系统动态特性的核心是：寻找系统输入与输 出之间的（函数）规律。

– 系统输入量：干扰作用、调节作用 – 系统输出量：系统的主要被调参数、副作用

数学模型的表示方法：
– 非参量模型：用曲线、图表表示的系统输入与输出量之
间的关系； – 参量模型：用数学方程式表示的系统输入与输出量之间 的关系。
对象动态特性的研究方法
理论分析 根据系统工艺实际过程的数质量关系，分 析计算输入量与输出量之间的关系。 实验研究 有些系统的输入与输出之间的关系是比较 难以通过计算来获得的。需要在实际系统或实 验系统中，通过一组输入来考察输出的跟随变 化规律——反映输入与输出关系的经验曲线和 经验函数关系。


所谓研究对象的特性，就是用数学的方法来描述 出对象输入量与输出量之间的关系——数学建模。
– 对象的数学模型：对象特性的数学描述；

对象的数学模型可以分为静态数学模型和动态数 学模型。
– 静态数学模型描述的是对象在稳定时（静态）的输入
与输出关系； – 动态数学模型描述的是在输入量改变以后输出量跟随 变化的规律； – 动态数学模型是更精确的模型，静态数学模型是动态 数学模型在对象达到平衡时的特例。
– 调节作用的时间常数与滞后时间——对象的动态特
性。
对象特性的实验研究方法

多点拟合法
– 在调节量的全部变化范围内，按一定规律依次取值实验，分
别记录被调参数变化规律，并进而分析各种静态特性和动态 特性参数。 优点：结果比较准确。缺点：时间长，代价大。

阶跃反应曲线法
– 通过调节量的一个阶跃变化寻找对象的动态特性。
示例五： 二阶对象传递滞后与容积滞后
Q1
h1
Q12
Q2
h2
当Q1发生变化后，需要经 过时间t1，其新流量才能进入 被控系统——传递滞后。 Q1变化后的流量进入被控 系统后，首先使h1逐步发生变 化；经过时间t2后，h1有了较 大变化，才引起Q12发生明显 变化，并进而导致h2开始发生 显著变化——容积滞后。
第二章 调节对象的特性
§2.1 化工对象的特点及其描述方法
调节效果取决于调节对象（内因）和调 节系统（外因）两个方面。 ‫۝‬外因只有通过内因起作用，内因是最终 效果的决定因素。 设计调节系统的前提是：正确掌握工艺 系统调节作用（输入）与调节结果（输 出）之间的关系——对象的特性。

对象特性的分类与研究方法