被控过程的数学模型
- 格式:ppt
- 大小:1.47 MB
- 文档页数:94


1.控制系统简介根据不同的系统分类需要建立不同的数学模型,常见分类如下:按输入信号类型:定值控制:输入一个定值,期望被控对象恒定。
例如定速巡航、恒温控制等程序控制:规律性输入,期望被控对象按一定规律执行。
例如自动驾驶,热处理等,洗衣机随动控制:输入参数不确定,期望被控对象根据输入做出规律反应。
例如:雷达跟踪、天气检测等。
根据系统信息流传递分类:连续系统:时间连续性、空间连续性,用微分方程描述离散系统:计算机,用差分方程描述按系统自身特性分类:线性系统:组成系统的所有元件或子系统都是线性的,具有叠加性,例如加法和乘法非线性系统:至少有一个元件是非线性的按系统输入输出:单输入单输出:经典控制理论多输入多输出:现代控制理论按控制规律:经典控制系统现代控制系统模糊控制系统神经网络控制系统。
2.怎么建立一个控制系统的数学模型根据上述分类过程,可以获得对应的数学模型描述:单输入单输出、多输入多输出;定常参数、时变参数;连续、离散;集中参数系统、分布参数系统等等。
(集中参数系统意思是变量仅是时间的函数,分布参数系统变量不仅是时间的函数,还是空间的函数)2.1机理建模根据系统塞恩运动学或动力学规律进行建模,也就是分析法,或者说专家知识。
例如:牛顿定律,麦克斯韦方程等。
这种方式建立成功时,十分精确,但需要大量的专家精力。
这是该课程的主要关注方式,要求模型必须准确,且抓住主要因素,尽可能简化数学模型。
2.2实验建模给系统施加特定的输入,记录系统的变化情况,通过分析输入输出情况,去拟合出一个数学模型,这种方式类似于当前神经网络的方法。
这种方式也称为辨识模型,同样要耗费大量的时间成本,而且模型没有机理建模准确。
但会用于没法获得专家知识的情况,例如涡流、大型电网等,一个是物理研究未达到,一个是超大模型,专家力不能及。
2.3混合模式尽管课程中未提及,但我认为这应该属于智能控制的范畴,专家给出一定的机理分析,给辨识模型提出起点,使其能更好的找到辨识方向,同时约束了辨识模型。
第1章(P15)(1)简述过程控制的特点。
Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2)被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计;3)控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制;5)定值控制是过程控制的主要形式。
(2)什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。
Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成部分.过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优化目标自动进行。
2)组成框图:(3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?Q:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0。
02~0。
1MPa、电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC.2)数字式仪表的信号:无统一标准.(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示.Q:是串级控制系统。
方块图:(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2)略(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
Q:1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈复合控制系统;按设定值不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统.2)略(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?Q:1)不是这样。
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。
(11)构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?Q:1)是.2)这是构成安全火花型防爆系统的一个条件.2、综合练习题(1)简述图1-11所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
第1章绪论思考题与习题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:控制器,被控对象,执行机构,检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(干扰)量、设定(给定)值和偏差的含义?解答:被控对象自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量受控制器操纵的,用以克服扰动的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外,作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类?解答:按照设定值的不同形式又可分为:1.定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的,但它是一个已知的时间函数,即设定值按一定的时间程序变化。
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?为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义?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。