武汉理工大学：《调节仪表与过程控制系统》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 过程控制系统的数学模型（实验法建模）

第二章被控过程的数学模型 2-1概述 2-2机理建模方法 2-3测试建模方法 上一页下-页返回U

第二章 被控过程的数学模型 2－1 概述 2－2 机理建模方法 2－3 测试建模方法 上一页 下一页 返回

上节课程的主要内容: 以单容对象为研究的主要内容,掌握 有自平衡能力的无延迟环节 有自平衡能力的有延迟环节的单容对象的数 无自平衡能力的有延迟环节学模型的机理建 模方法 无自平衡能力的无延迟环节 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返

2021/2/24 过程控制系统 有自平衡能力的无延迟环节 有自平衡能力的有延迟环节 无自平衡能力的有延迟环节 无自平衡能力的无延迟环节 上节课程的主要内容： 以单容对象为研究的主要内容，掌握 的单容对象的数 学模型的机理建 模方法。 上一页 下一页 返回

上一页下一页 返回 Q1+△Q to Qi+doi t Ito G=一 a)单容对象 b)响应 2-7无自平衡能力的单容过程及其响应曲线 无纯滞后环节 有纯滞后环节、 无自平衡能力 无自平衡能力 2021/2/24 过程控制系统

2021/2/24 过程控制系统 Qi + Qi 无纯滞后环节、 无自平衡能力 有纯滞后环节、 无自平衡能力 上一页 下一页 返回

无滞后、带自衡能力 4h(t) h(1)=K△(1-e7 Q1+△Q 0.632 h+dh Q。+△Q c T 2T 3T 4T 5T a)单容对戆 图34指数响应曲线 2-7有自平衡能力的单容过程及其响应曲线 有纯滞后、带自衡能力 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返

2021/2/24 过程控制系统 Qi + Qi Qo + Qo 图 3-4指 数 响 应 曲 线 1 0 63.2% 86.5% 95% 98.2% 99.3% T 2T 3T 4T 5T 0.632 t c(t) c(t)=1-e h(t) ( ) (1 ) T t h t K u e − =  − 有 无滞后、带自衡能力 有纯滞后、带自衡能力 上一页 下一页 返回

G()=(s) S U(S) TS+ S U(s T YOs K Y(s) S (S UCS) T G(s)=(s) 一z0S G(s)=Y(s) U/(s)(T1s+1)(72s+1) (s)Tas(72S+1) Y(S) k G(、、Y(s) S) C/(s)(71s+1)(72S+1) U(s)Ts(72S+1) Y(S) K G(s) GCS) Y(s) /( (Ts+1) (s) s(TS+1 G(s) Y(s) Y(s) K U(s)(Ts+1) G(s)=U(s) TS(TS+1)"eTos 2021/2/ 过程控制系统

2021/2/24 过程控制系统 ( ) 1 ( ) ( ) + = = Ts K U s Y s G s s e Ts K U s Y s G s 0 ( ) 1 ( ) ( ) − + = = s e T s T s K U s Y s G s 0 ( ) ( 1)( 1) ( ) ( ) 1 2 − + + = = ( ) ( 1)( 1) ( ) ( ) 1 + 2 + = = T s T s K U s Y s G s n Ts K U s Y s G s ( ) ( 1) ( ) ( ) + = = s n e Ts K U s Y s G s 0 ( ) ( 1) ( ) ( ) − + = = U s T s Y s G s a 1 ( ) ( ) ( ) = = s a e U s T s Y s G s 0 1 ( ) ( ) ( ) − = = s a e U s T s T s Y s G s 0 ( 1) 1 ( ) ( ) ( ) 2 − + = = n Ta s Ts K U s Y s G s ( ) ( 1) ( ) ( ) + = = s n a e T s Ts K U s Y s G s 0 ( ) ( 1) ( ) ( ) − + = = ( 1) 1 ( ) ( ) ( ) 2 + = = U s T s T s Y s G s a

§2-3试验法建模 过程辨识 问题的提出:大多数工业过程的机理模型是很 难建立的,只有采用实验建模 2-3-1:概述 2-3-2:时域建模法 2-3-3:频域建模方法 2-3-4:相关分析法 2-3-5:最小二乘法 2021/2/24 过程控制系统 上页下一页返回U

2021/2/24 过程控制系统 问题的提出：大多数工业过程的机理模型是很 难建立的，只有采用实验建模。 §2-3 试验法建模 ---过程辨识 2－3－1：概述 2－3－2：时域建模法 2－3－3：频域建模方法 2－3－4：相关分析法 2－3－5：最小二乘法 上一页 下一页 返回

2-3-1概述 :系统辨识定义 二:系统辨识的基本过程 :系统辨识的方法 四:系统辨识的分类 五:系统辨识的应用领域 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回

2021/2/24 过程控制系统 2－3－1概述 一：系统辨识定义 二：系统辨识的基本过程 三：系统辨识的方法 四：系统辨识的分类 五：系统辨识的应用领域 上一页 下一页 返回

系统辨识的定义 当被控对象较简单时,可利用机理 建模的方法,并能达到较高的精度 当被控对象较复杂时,建立对象的机理 模型较困难,许多情况下只能获得对象的 输入输出数据。如何利用对象的输入输出 数据建立数学模型就成为控制理论和工程 界研究的主要内容——系统辨识,即测试 建模方法 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回

2021/2/24 过程控制系统 • 当被控对象较简单时，可利用机理 建模的方法，并能达到较高的精度 • 当被控对象较复杂时，建立对象的机理 模型较困难，许多情况下只能获得对象的 输入输出数据。如何利用对象的输入输出 数据建立数学模型就成为控制理论和工程 界研究的主要内容——系统辨识，即测试 建模方法 一：系统辨识的定义 上一页 下一页 返回

系统辨识的定义: System identification system parameter estimation 系统辨识和系统参数估计是20世纪60年代 开始迅速发展的一门学科 1960年,莫斯科,国际自动控制联合学术 会议上,有为数不多几篇论文涉及到了系统辨 识和系统参数估计问题 此后,有关系统辨识的理论、应用、文章、 专著、书籍等日益增加,逐渐形成了一门相对 独立的学科—系统辨识学科。 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回

2021/2/24 过程控制系统 系统辨识的定义： System identification, system parameter estimation 系统辨识和系统参数估计是20世纪60年代 开始迅速发展的一门学科。 1960年，莫斯科，国际自动控制联合学术 会议上，有为数不多几篇论文涉及到了系统辨 识和系统参数估计问题。 此后，有关系统辨识的理论、应用、文章、 专著、书籍等日益增加，逐渐形成了一门相对 独立的学科——系统辨识学科。 上一页 下一页 返回

系统辨识的定义: 控制理论的大量研究成果如经典控制、 现代控制、自适应控制等都是基于控制对象 的数学模型。因此尽可能地获得控制对象的 精确模型是成功地进行控制器设计的重要因 素,也是对过程控制系统分析、设计、预测 控制和决策的重要因素 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回

2021/2/24 过程控制系统 控制理论的大量研究成果如经典控制、 现代控制、自适应控制等都是基于控制对象 的数学模型。因此尽可能地获得控制对象的 精确模型是成功地进行控制器设计的重要因 素，也是对过程控制系统分析、设计、预测、 控制和决策的重要因素。 上一页 下一页 返回 系统辨识的定义：