中国石油大学过程控制过程动态特性资料实用教案

1、会计学1中国石油大学过程控制过程动态中国石油大学过程控制过程动态(dngti)特特性资料性资料第一页，共57页。第1页/共57页第二页，共57页。 控制目标 ?第2页/共57页第三页，共57页。第3页/共57页第四页，共57页。过程缓慢，时间也较长。第4页/共57页第五页，共57页。综合性能指标单项性能指标时域指标频域指标最大动态偏差ym或超调量 衰减率衰减比n 控制过程时间ts 其它指标静态偏差y()或e()第5页/共57页第六页，共57页。第6页/共57页第七页，共57页。第7页/共57页第八页，共57页。第8页/共57页第九页，共57页。 影响动态(dngti)指标的因素?第9页/共57

2、页第十页，共57页。最好的控制器。第10页/共57页第十一页，共57页。nn非自衡过程非自衡过程n例如例如(lr)：某些液位对象与：某些液位对象与某些放热反应器某些放热反应器第11页/共57页第十二页，共57页。该被控(bi kn)过程是稳定的，为什么 ?第12页/共57页第十三页，共57页。该被控(bi kn)过程是不稳定的，为什么 ?第13页/共57页第十四页，共57页。0( ( )( )oQKA u thh t该被控(bi kn)过程是否是稳定的，为什么 ?第14页/共57页第十五页，共57页。同时记录过程输入输出数据；并基于过程数据建立输入与输出之间动态模型。第15页/共57页第十六页

3、，共57页。HQiQoAoiQQdtdHAHkQoHkQdtdHAin 物料平衡(pnghng)方程：问题讨论：如何采用SimuLink建立被控过程的仿真(fn zhn)模型并设置初始运行状态? n 出口流量与液位的关系：第16页/共57页第十七页，共57页。对于该液位受控过程，选择(xunz)h2 为 其被控变量（CV）， 并选取 Qi 为操作变量（MV），而Qd 为主要 干扰。各贮罐出口流量满足以下方程： ,111hkQ 222hkQ 试建立该过程的动态方程(fngchng)以描述CV与MV、DV之间的关系，并构建Matlab/SimuLink 仿真模型。 第17页/共57页第十八页，共5

4、7页。2122111,QQdtdHAQQdtdHAi222111,HkQHkQ2211221111,HkHkdtdHAHkQdtdHAiH1QiQ1A1H2Q2A2n 物料平衡(pnghng)方程：n 出口流量(liling)与液位的关系：第18页/共57页第十九页，共57页。第19页/共57页第二十页，共57页。HQiQoA( )?( )iH sQ s第20页/共57页第二十一页，共57页。( )?( )H su s第21页/共57页第二十二页，共57页。第22页/共57页第二十三页，共57页。finalinitialfinalinitialOOOutputKInputIIn过程(guchn

5、g)一阶时间常数（T）n过程(guchng)纯滞后时间（）第23页/共57页第二十四页，共57页。05101520253035404550253035404550556065Time, minTemperatureInlet Temp.Outlet Temp.speepest slope (4530) Cent(6050) CentCent outlet temp.1.5Cent inlet temp.finalinitialfinalinitialOutputKInputOOII第24页/共57页第二十五页，共57页。HQiQoA051015202530354045502530354045T

6、/hrInlet Flow0510152025303540455046810Time, minmeterLiquid Level(95)(4030)/0.4/finalinitialfinalinitialOutputKInputOOIImeterT hrmeterT hr第25页/共57页第二十六页，共57页。(49)(6040) %0.25%finalinitialfinalinitialOutputKInputOOIImetermeter 051015202530354045503040506070%Valve Position0510152025303540455046810Time,

7、 minmeterLiquid Level第26页/共57页第二十七页，共57页。第27页/共57页第二十八页，共57页。(d do)全部变化的63.2%所需的时间.第28页/共57页第二十九页，共57页。.第29页/共57页第三十页，共57页。第30页/共57页第三十一页，共57页。1)(0000STeKsGsSTffffeSTKsG1)(第31页/共57页第三十二页，共57页。( )( )1sO sKeI sTs1( )( )(1)niiO sKI sTs12( )( )(1)(1)sO sKeI sTsT s第32页/共57页第三十三页，共57页。第33页/共57页第三十四页，共57页。

8、过程描述(mio sh)与信号流程图 ?第34页/共57页第三十五页，共57页。第35页/共57页第三十六页，共57页。早已超过限度，z还是能满足要求）1)()(STeKsXsYmsmm第36页/共57页第三十七页，共57页。功能：根据阀头气压的大小，通过阀杆改变阀体中阀芯的位置(wi zhi)，进而调节流经阀体的流体流量。第37页/共57页第三十八页，共57页。 #1 控制阀#2 控制阀第38页/共57页第三十九页，共57页。第39页/共57页第四十页，共57页。第40页/共57页第四十一页，共57页。100806040200204060801003.3f 100l 1001243调节阀理想

9、流量特性：通过控制阀的流量和阀门开度之间的函数调节阀理想流量特性：通过控制阀的流量和阀门开度之间的函数(hnsh)关系。关系。( )flf 为相对(xingdu)流量；l 为相对(xingdu)开度：n 线性阀线性阀（1）：fKdldfn 等百分比阀或称对数阀等百分比阀或称对数阀（2）：fKdldff第41页/共57页第四十二页，共57页。阀阻比阀阻比 S100：调节阀全开时的两端：调节阀全开时的两端(lin dun)压降与系统压降与系统总压降之比，即总压降之比，即10010010010011pppppSeepSepppSpep0Qp第42页/共57页第四十三页，共57页。1008060402

10、00204060801003.3q 100l 100S100= 10.750.500.20100806040200204060801003.3q 100l 100S100= 10.800.500.20线性阀的特性(txng)变异对数阀的特性(txng)变异LlQQKv/max第43页/共57页第四十四页，共57页。第44页/共57页第四十五页，共57页。第45页/共57页第四十六页，共57页。“广义(gungy)对象”包括控制回路中除控制器外的每一部分。它反映了控制器输出对CV测量输出的影响。 第46页/共57页第四十七页，共57页。控制器GC (s)执行器GV (s)控制通道GP (s)测量

11、变送Gm (s)ysp(t)+_u(t)q(t)扰动D(t)干扰通道GD (s)+广义对象y(t)ym (t)特点:（1）使控制系统的设计与分析简化； （2）广义对象的输入输出通常可测量(cling)，以便于 测试其动态特性； （3）只关心某些特定的输入输出变量。1spppK eGT s可用一阶加纯滞后(zh hu)模型来描述广义对象：第47页/共57页第四十八页，共57页。的输入，同时记录过程输入输出数据；并基于过程数据建立输入与输出之间动态模型。第48页/共57页第四十九页，共57页。, %, %finalinitialpfinalinitialTOTOKCOCOn过程时间常数(sh jin chn sh)（Tp）n过程纯滞后时间（p）第49页/共57页第五十页，共57页。n基于过程测试数据，估计广义对象的特性参数第50页/共57页第五十一页，共57页。第51页/共57页第五十二页，共57页。?0632. 0TTtO?5 . 1283. 0632. 0OOttT第52页/共57页第五十三页，共57页。假设温度(wnd)变送器的检测量程为 100 300 ，即变送器输出变化为 4%。则广义对象的增益为, %, %?changeinT