第1章过程控制及仿真概述

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,过程控制系统仿真,电子工业出版社 出版,2009.3,作者：郭阳宽 王正林,联系邮箱：,wa_2003,1.1,过程控制系统概述,1.2,过程控制系统的性能指标,1.3,过程控制理论的发展现状,1.4,过程控制系统仿真基础,1.5,Simulink,在过程仿真中的优势,第,1,章 过程控制及仿真概述,内容提要,本章阐述了过程控制系统及仿真的基本概念，介绍了过程控制系统的结构、特点以及过程控制理论的发展现状，过程控制系统仿真等基础知识。,通过对本章的学习，读者对过程控制系统仿真的发展现状，以及本书的主要内容能有初步的认识。,1.1,过程控制系统概述,1.1.1,系统结构,被控对象：指被控制的生产设备或装置，如上述进行水位控制的锅炉,传感器和变送器,控制器，也称调节器,执行器,控制阀,1.1.2,系统特点,过程控制系统主要具有以下特点 。,1,系统由过程检测控制仪表组成。,2,被控过程具有多样性。,3,控制方案具有多样性。,4,被控过程多属慢过程，控制目标多为过程参数。,5,给定值控制是主要的控制形式。,1.1.3,系统分类,按系统的结构特点进行分类，过程控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和复合控制系统。,按系统的给定值的特点进行分类，过程控制系统可以分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。,1.2,过程控制系统的性能指标,1.2.1,过渡过程性能指标,tp,:,峰值时间,P%,：超调量,t,s,：调节时间,n:,衰减比,1.2.2,误差性能指标,1,误差积分指标,IE,2,误差绝对值积分指标,IAE,3,误差平方积分指标,ISE,4,误差绝对值乘时间积分指标,ITAE,1.3,过程控制理论的发展现状,20,世纪,40,年代之前，主要凭经验用人工控制生产过程,20,世纪,50,年代前后，以频率法和根轨迹法的经典控制理论,20,世纪,60,年代逐渐发展起来并且日趋完善的现代控制理论,先进控制策略及相应软件主要有：多变量预测控制、自适应控制、模糊控制及故障诊断、神经元网络等。,1.4,过程控制系统仿真基础,1.4.1,计算机仿真基本概念,1,模型,模型可以分为以下三类：（,1,）物理模型；（,2,）数学模型；（,3,）仿真模型,2,仿真系统分类,（,1,）按模型分类：物理仿真、数学仿真；,（,2,）按计算机类型分类：模拟仿真、数字仿真、混合仿真、现代计算机仿真。,3,计算机仿真技术发展趋势,（,1,）硬件方面：提高仿真系统的速度，大大增强数字仿真的实时性。,（,2,）应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新。,（,3,）分布式数字仿真：充分利用网络技术进行分布式仿真，投资少，效果好。,（,4,）虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真技术等多学科。,1.4.2,仿真在过程控制中的应用,过程控制系统仿真包括以下几个基本步骤：问题描述、模型建立、仿真实验、结果分析 。,1.5,Simulink,在过程仿真中的优势,在过程控制系统仿真中，,Simulink,具有先天的优势。,1,Simulink,可以很方便地创建和维护一个完整的模块，评估不同的算法和结构，并验证系统的性能。,2,Simulink,模型可以用来模拟线性和非线性、连续和离散，或者两者的混合系统，也就是说它可以用来模拟几乎所有可能遇到动态系统。,3,Simulink,没有单独的语言，但是它提供了,S,函数规则。,S,函数使,Simulink,更加充实、完备，具有更强的处理能力。,1.6,本章小结,过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式，一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。由于被控过程的多样性，因此过程控制系统的形式也多样，相应的控制方案也丰富多彩。,了解过程控制系统的结构、特点，以及过程控制系统仿真是学习过程控制时最基础的内容。,