华东理工大学：《测控技术》课程教学资源（学习指导书）第二章 过程特性

第二章 过程特性 2.1学习要求 1、了解过程特性、类型以及了解过程特性的重要意义。 2、了解过程特性的数学描述方法，主要掌握一阶过程和二阶过程特性。 3、掌握过程特性的一般分析方法。 4、掌握过程建模的主要方法及其特点。 2.2内容简述 2.2.1过程特性的类型 2.2.2过程的数学描述 2.2.3过程特性的一般分析 2.2.4过程特性的实验测定方法 2.3本章知识点 1、过程模型的数学推导。 2、描述典型过程特性的模型及其参数和意义。 3、过程特性的实验测试方法。 2.4思考题 1、常用的过程特性参数实验测定方法有」 和统计相关法。 提示：阶跃扰动法、矩形脉冲扰动法、周期扰动法 2、己知一个具有纯滞后的一阶过程的时间常数为4min,放大系数为10，纯滞后为1min, 则描写该过程的一阶微分方程是一，该过程的传递函数是一。 3、什么是过程特性？研究过程特性对设计自动控制系统有何帮助？ 提示：指被控对象的输入与输出之间的关系。可以帮助选择合适的被控变量、操纵变量、 测量元件和控制器，整定控制器参数等。 4、对象的纯滞后和容量滞后各是什么原因造成的？对控制过程有何影响？ 提示：纯滞后的产生一般是由于介质的输送过程或热的传递需要一段时间引起的。容量 滞后一般是因为物料或能量的传递要通过一定的阻力而引起的。 5、什么是被控对象的数学模型？ 提示：定量地表达对象输入量输出量关系的数学表达式，称为该对象的数学模型。 2.5例题与习题 1、干燥筒对象特性测试。为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T=0时刻突然将加热蒸 汽量从25m3/h增加到28m/h,物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图2.1所示。 试求出该对象的特性。己知流量仪表量程为0~40m/h,温度仪表为0~200℃

第二章 过程特性 2.1 学习要求 1、了解过程特性、类型以及了解过程特性的重要意义。 2、了解过程特性的数学描述方法，主要掌握一阶过程和二阶过程特性。 3、掌握过程特性的一般分析方法。 4、掌握过程建模的主要方法及其特点。 2.2 内容简述 2.2.1 过程特性的类型 2.2.2 过程的数学描述 2.2.3 过程特性的一般分析 2.2.4 过程特性的实验测定方法 2.3 本章知识点 1、过程模型的数学推导。 2、描述典型过程特性的模型及其参数和意义。 3、过程特性的实验测试方法。 2.4 思考题 1、常用的过程特性参数实验测定方法有 、 、 、和统计相关法。 提示：阶跃扰动法、矩形脉冲扰动法、周期扰动法 2、已知一个具有纯滞后的一阶过程的时间常数为 4min，放大系数为 10，纯滞后为 1min， 则描写该过程的一阶微分方程是 ，该过程的传递函数是 。 3、什么是过程特性？研究过程特性对设计自动控制系统有何帮助? 提示：指被控对象的输入与输出之间的关系。可以帮助选择合适的被控变量、操纵变量、 测量元件和控制器，整定控制器参数等。 4、对象的纯滞后和容量滞后各是什么原因造成的？对控制过程有何影响？ 提示：纯滞后的产生一般是由于介质的输送过程或热的传递需要一段时间引起的。容量 滞后一般是因为物料或能量的传递要通过一定的阻力而引起的。 5、什么是被控对象的数学模型？ 提示：定量地表达对象输入量输出量关系的数学表达式，称为该对象的数学模型。 2.5 例题与习题 1、干燥筒对象特性测试。为了测量某物料干燥筒的对象特性，在 T＝0 时刻突然将加热蒸 汽量从 25 增加到 28 ，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图 2.1 所示。 试求出该对象的特性。已知流量仪表量程为 0～40 ，温度仪表为 0～200℃。 / hm3 / hm3 / hm3 1

◆蒸汽流量/(mh) 38 25 t/min ◆温度/℃ 150 120 2 6 t/min 图2.1干燥筒的阶跃响应曲线 答：由阶跃响应曲线可以看出该对象具有一阶纯滞后特性。其放大系数为： K=L50-120/200=2 (28-25)/40 时间常数为T=4分钟 滞后时间为T=2分钟 2、描述简单对象特性的参数有那些？其物理意义是什么？ 答：描述简单对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T和滞后时间π。 放大系数反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，是描述对象静态特性的参 数。时间常数是指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，达到新稳 态值所需要的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值63.2%所需要的 时间。它是反映被控对象动态特性的参数。滞后时间是纯滞后时间与容量滞后的总和，也是 反映对象动态特性的重要参数

图 2.1 干燥筒的阶跃响应曲线 答：由阶跃响应曲线可以看出该对象具有一阶纯滞后特性。其放大系数为： 2 40/)2528( 200/)120150( = − − K = 时间常数为 T=4 分钟 滞后时间为τ = 2 分钟 2、描述简单对象特性的参数有那些？其物理意义是什么？ 答：描述简单对象特性的参数分别是放大系数 K、时间常数 T 和滞后时间τ 。 放大系数反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，是描述对象静态特性的参 数。时间常数是指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，达到新稳 态值所需要的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值 63.2％所需要的 时间。它是反映被控对象动态特性的参数。滞后时间是纯滞后时间与容量滞后的总和，也是 反映对象动态特性的重要参数。 2