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第4章1、基本练习题(1)什么是被控过程的特性?什么是被控过程的数学模型?为什么要研究过程的数学模型?目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种?Q:1)被控过程的特性:被控过程输入量与输出量之间的关系。2)被控过程的数学模型:被控过程的特性的数学描述,即过程输入量与输出量之间定量关系的数学描述。3)研究过程的数学模型的意义:是控制系统设计的基础;是控制器参数确定的重要依据;是仿真或研究、开发新型控制策略的必要条件;是设计与操作生产工艺及设备时的指导;是工业过程故障检测与诊断系统的设计指导。4)主要方法:机理演绎法、试验辨识法、混合法。(2)响应曲线法辨识过程数学模型时,一般应注意哪些问题?Q:试验测试前,被控过程应处于相对稳定的工作状态;相同条件下应重复多做几次试验;分别作正、反方向的阶跃输入信号进行试验;每完成一次试验后,应将被控过程恢复到原来的工况并稳定一段时间再做第二次试验;输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。(4)图4-30所示液位过程的输入量为q1,流出量为q2、q3,液位h为被控参数,C为容量系数,并设R1、R2、R3均为线性液阻。要求:1)列写该过程的微分方程组。2)画出该过程框图。3)求该过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。Q:1)微分方程组:2)过程框图:3)传递函数:(5)某水槽水位阶跃响应的试验记录为:t/s01020406080100150200300h/mm09.5183345556378869598其中阶跃扰动量为稳态值的10%。1)画出水位的阶跃响应标幺值曲线。2)若该水位对象用一阶惯性环节近似,试确定其增益K和时间常数T。Q:1)阶跃响应标幺值,图略。2)一阶惯性环节传递函数:,又=10%*h()=9.8,放大系数K=,时间常数T=100s,是达到新的稳态值的63%所用的时间。(6)、有一流量对象,当调节阀气压改变0.01MPa时,流量的变化如表。 若该对象用一阶惯性环节近似,试确定其传递函数。解:方法一:作图得,T1=5.2S; 方法二:我们用两种方法求平均:传递函数:(7)2、综合练习题(1)如图4-32所示,q1为过程的流入量,q2为流出量,h为液位高度,C为容量系数。若以q1为过程的输入量,h为输出量(被控量),设R1、R2为线性液阻,求过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。Q:列写微分方程组:,消去,得:进而得:,得:,代入(7)消去中间变量, 得:,传递函数:(2)已知两个水箱串联工作,其输入量为q1,流出量为q2、q3,h1、h2分别为两个水箱的水位,h2为被控参数,C1、C2为其容量系数,假设R1,R2,R12,R3为线性液阻。要求:1)列出该液位过程的微分方程组。2)画出该过程的框图3)求该液位过程的传递函数G0(s)=H2(s)/Q1(s)。Q:1)液位过程的微分方程组:2)框图:3)求过程传递函数:微分方程组中消去中间变量得:得:,再消去有:对上式进行拉氏变换得:(3)8 / 8
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