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,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章,过程建模,第,2,章 过程建模,2.1,过程动态特性,2.2,机理法建模,2.3,测试法建模,关于建模,(,Modeling,),一、概念：,y,对象,一、概念：,人们将研究的,对象,(,过程或变量,),看成一个系统，从,整体,上进行研究，从而,识别,出对过程或变量有显著影响的因素及其相互关系。,关于建模,(,Modeling,),一、概念：,对于所研究的系统通过各种方法建立起模型，称为建模,(Modeling),关于建模,(,Modeling,),对象的,输入输出,之间的函数关系,x,y,关于建模,(,Modeling,),二、作用：,分析对象的内在,本质,规律,设计,系统、,整定,调节器参数,(3),仿真,实验的基础,(4),指导,工艺,设计,(5),培训,操作,人员,关于建模,(,Modeling,),三、条件：,(1),明确输入输出,(2),对象的物理化学知识,(3),或实验数据,关于建模,(,Modeling,),1,机理法,2,测试法,四、建模方法：,关于建模,(,Modeling,),对象的模型反映了输入输出的变化关系，代表了对象的,动态特性,是系统设计和调试的基础,关于建模,(,Modeling,),五、模型的本质：,x,y,第,2,章 过程建模,2.1,过程动态特性,2.2,机理法建模,2.3,测试法建模,单调不振荡,y,(,t,),t,O,2.1,过程动态特性,单调不振荡,大惯性环节,大惯性,2.1,过程动态特性,单调不振荡,大惯性环节,纯滞后,2.1,过程动态特性,单调不振荡,大惯性环节,纯滞后,自衡与非自衡,2.1,过程动态特性,什么是自衡？,自衡过程演示,h,q,1,t,t,q,2,q,1,h,调节阀,1,调节阀,2,指对象的平衡状态被破坏后依靠自身能力逐渐达到新的平衡状态，否则无自平衡能力。,自 衡,第,2,章 过程建模,2.1,过程动态特性,2.2,机理法建模,2.3,测试法建模,2.2,机理法建模,单容？,输出：,h,输入：,q,1,求：,h,与,q,1,的数学模型,单容：只有一个储蓄容量的过程。如图,(1),自衡单容过程,2.2,机理法建模,(1),自衡单容过程,其中，,R,2,为,调节,阀2的阻力，称为液阻或流阻,A,为横截面积,根据物料的平衡关系：流入量与流出量之差等于贮水槽液体体积的变化率，得到,V,为体积,2.2,机理法建模,数学模型：,传递函数：,T,为,时间常数,为,放大,系数,(1),自衡单容过程,2.2,机理法建模,(1),自衡单容过程,的阶跃响应,h,(,t,),t,h,(,),O,2.2,机理法建模,两个概念：,容量,和阻力,T,=,AR,2,2.2,机理法建模,两个概念：,容量,和阻力,容量,：生产设备和传输管路都具有一定的,储蓄,物质或能量的,能力,。,反映,对象储存能力的大小，称为容量或容量系数。,种类：有电容、热容、气容、液容等,如水槽面积,A,，它影响时间常数,T,的大小。,T,=,AR,2,2.2,机理法建模,阻力：凡是物质或能量的转移，都要克服阻力。,种类：电阻、热阻、气阻、流(液)阻。,如阀门阻力,R,2,，它影响放大系数,K,和时间常数,T,的大小,T,=,AR,2,K=R,2,两个概念：,容量,和阻力,0,q,2,q,*,h,调节阀,1,调节阀,2,q,1,h,q,1,t,t,无纯滞后,有纯滞后,0,2.2,机理法建模,(2),自衡纯滞后单容过程,2.2,机理法建模,数学模型：,传递函数：,(2),自衡纯滞后单容过程,2.2,机理法建模,(3),自衡双容过程,输出：,h,2,输入：,q,求：,h,2,与,q,的数学模型,传递函数：,2.2,机理法建模,传递函数：,(3),自衡双容过程,2.2,机理法建模,h,2,阶跃响应：,(3),自衡双容过程,h,1,2.2,机理法建模,(4),自衡纯滞后双容过程,输出：,h,2,输入：,q,求：,h,2,与,q,的数学模型,传递函数：,0,2.2,机理法建模,h,2,阶跃响应：,0,h,1,0,h,1,h,2,(4),自衡纯滞后双容过程,2.2,机理法建模,(5),自衡多容过程,无滞后：,纯滞后：,2.2,机理法建模,(6),无自衡单容过程,输出：,h,输入：,q,1,求：,h,与,q,1,的数学模型,2.2,机理法建模,自衡过程：,无自衡过程：,(6),无自衡单容过程,2.2,机理法建模,数学模型：,传递函数：,纯滞后：,0,(6),无自衡单容过程,2.2,机理法建模,(7),无自衡双容过程,传递函数：,0,2.2,机理法建模,(7),无自衡双容过程,阶跃响应,h,1,q,t,t,h,2,t,2.2,机理法建模,小结,包括：,自衡、无自衡,(,单容、多容，纯滞后,),建模过程：,明确输入输出,分析内部机理,推导方程,了解特性,作业,P25,2-4,2-9,
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