第二章 过程装备控制基础 过程装备控制技术及应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
H将随时间t的推移恒速上升，直至 水槽顶部滋出。无自衡特性的被控 对象在受到扰动作用后不能重新恢 复平衡，因此控制要求较高。通常 需要设自动报警装置。
1 被控对象的特性
9
第二章 过程装备控制基础
（2）双容液位对象 qv1- qv2 A1 dh1 dt
qv2 - qv3 A2 dh2 dt
qv1- qv3 A1 dh1 A2 dh2
滞后的存在会使控制不够及时，在干扰 出现后不能迅速调节，严重影响控制质量。 因此，应尽量减少滞后时间。
18
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.3 对象特性的实验测定
前面所讲对象特性的求取方法是从工艺过程的变 化机理出发，写出各种有关的平衡方程（如物料平衡 方程、能量平衡方程等），进而推导出被控对象的数 学模型，得出其特性参数。但现实情况是：
2 单回路控制系统
纯滞后使测量信号不能及时地反映被控变量的 实际值，从而降低了控制系统的控制质量。由检测 元件安装位置所引入的纯滞后是不可避免的，因此， 在设计时，要正确选择安装检测点位置。另外，检 测元件不能安装在死角或容易结焦的地方。
ΔH=K× Δ qv1（1－e -(t-t0)T ）
当t→∞时， ΔH=K× Δ qv1
qv1 ＝ qv2，达到了新的平衡。
1 被控对象的特性
8
第二章 过程装备控制基础
无自衡特性的单容对象
由于泵的出口流量不受入 口处压力的影响，所以：
ΔH = —Δq—Av—1 （t－t0） 当流入量突然增加Δ qv1时。液位
ห้องสมุดไป่ตู้19
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
鉴于上述原因，许多工业被控对象难以用数学
的方法求出其特性参数，必须得对具体的对象通过 实验测试，得到一系列数据和运行曲线，由此分析 归纳出被控对象的动态特性——实验测定法。
方法一：时域分析法 时域分析法就是用实验的方法测定对象在输入突 然改变后，其输出量随 时间的变化规律。
设计一个控制系统，控制质量的优劣是最关键的 问题，它主要取决于自动控制系统的结构及其各个 环节的特性。其中，被控对象的特性由生产工艺过 程和工艺设备决定，在控制系统的设计中是无法改 变的。因此，必须深刻了解被控对象的特性，才能 设计出合适的控制方案，取得良好的效果。
所谓被控对象的特性，就是当被控对象的输入变 量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包 括变化的大小、速度等）。
①对象的动态特性虽可运用流动、蒸发、反应、传热、吸收 等物理化学基础理论来推导求解，但由于具体对象往往非常复 杂，在数学推导过程中必须作许多假设和简化，致使推导的结 果偏离实际； ②许多实际工业对象的机理很复杂，有时甚至 很难用数学方法推导； ③有许多被控对象的特性在运行过程 中会随工况变化而改变，或随其他因素而改变，为了提高控制 质量，这种系统就非得在运行过程中用实验的方法测定对象的 动态特性不可。
27
第二章 过程装备控制基础
（1）被控变量的选择
2 单回路控制系统
被控变量是生产过程中希望保持在定值的过程 参数。影响一个生产过程正常操作的因素很多，但 不可能全部都加以控制。作为被控变量，它应是对 提高产品质量和产量、保证安全生产、节约能源等 具有决定作用的工艺参数。这就需要在了解工艺过 程、控制要求的基础上，分析各变量间的关系，合 理选择被控变量。
dt
dt
1 被控对象的特性
10
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
令T1＝A1×Rs1、 T2＝A2×Rs2、K=Rs2得
T1T2
d 2h2 dt 2
(T1
T2 )
dh2 dt
h2
K qv1
11
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
以上介绍了液位被控对象的数学模型的建立。 对于其他比较简单的被控对象，如压力容器的压力 被控对象、热交换器的温度被控对象等等，都可以 用这种方法建立其数学模型。数学模型除了用方程 式表示外，还可以用图形、表格等形式来表示。
2.2.1 单回路控制系统的设计
设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面 的了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过 程、设备等也需要做比较深入的了解；在此基础上， 确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与 操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置， 选用恰当的执行器、调节器以及调节器控制规律等; 最后将调节器的参数整定到最佳值。
对于复杂的被控对象，直接用数学方法来建 立模型是比较困难的。常常采用实验测试法。
12
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.2 被控对象的特性参数：
被控对象特性主要参数有：
放大系数 K 时间常数 T 滞后时间τ
例1
例2
13
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
（1）放大系数 K：是被控对象受扰动后重新达到 平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。
①放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新 达到平衡状态的性能，是不随时间变化的参数。所 以K是被控对象的静态特性参数。
②在相同的输入变化量作用下，被控对象的K越 大，输出变化量就越大，即输入对输出的影响越大， 被控对象的自身稳定性越差。
K在任何输入变化情况下都是常数的被控对象 称为线性对象。输入不同的变化量其放大系数不为 常数的被控对象，称为非线性对象。
举例：
14
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
放大系数K对控制质量的影响分析：
如果K值大，操纵变量对被控变量的影响 会很大，控制系统对扰动的控制很灵敏。但缺 点是容易造成被控变量波动较大，不易稳定。 反之，K小，控制系统对扰动的控制作用不够 显著，会使被控变量变化迟缓。
15
第二章 过程装备控制基础
25
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
2.2 单回路控制系统
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一 个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器 和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统结构简单，便于施工，并能满 足一般生产过程的控制要求，应用广泛。
26
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
28
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
选择被控变量的基本原则：
• 作为被控变量，其信号最好是能够直接测量获 得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。 • 若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有 单值函数关系的间接参数作为被控变量。 • 作为被控变量，最好是独立变量。变量的数目 一般可以用物理化学中的相律关系来确定。 • 作为被控变量，必须考虑工艺合理性，以及目 前仪表的现状能否满足要求。
1 被控对象的特性
（2）时间常数T：它反映了被控对象的输入变量改 变以后，输出变量达到新稳态值的快慢，它决定了 整个动态过程的长短。因此，它是被控对象的动态 特性参数。
时间常数对控制系统的影响分析： 若时间常数T大，则被控变量的变化比较缓和， 一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点 是控制过于缓慢；若时间常数T小，则被控变量的变 化速度快，不易控制。因此，时间常数太大或太小， 对过程控制都不利。
• 操控角度：放大系数较大，时间常数较小，滞 后时间越小越好;（灵敏、快捷） • 克服干扰角度：抑制效果好； • 综合考虑工艺的合理性和实现的成本。
31
第二章 过程装备控制基础 控制任务—— 使塔底产品成 分稳定。
被控变量？
操控变量？
2 单回路控制系统
可选参数： 进料量 进料温度 回流量 回流温度 蒸汽量 冷凝温度 塔内温度
29
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
（2）操纵变量的选择 在控制系统中，用来克服干扰对被控变量的影
响，实现控制作用的变量就是操纵变量。在化工和 炼油生产过程中，最常见的操纵变量是流量，也有 电压、转速等。
？
T:被控 变量
？
30
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
选择操纵变量的基本原则：
5
第二章 过程装备控制基础
（1） 单容液位对象 有自衡特性的单容对象 被控对象：水 槽
被控变量：液位 H
qv1 qv2 dv dt
令V=A×H
qv1 qv2 A dH dt
1 被控对象的特性
6
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
令qv2=H/Rs得到：
qv1
H
qv2
A
dH
Rs
dt
21
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
讨论：此法是一种比较简单的对象特性实验测定
方法，但由于实际生产过程中的干扰因素较多，而 且一般不允许输入量变化太大，通常为额定值的 5%—10%，因此这种方法的精度较差、应用受限。
实际常用矩形脉冲，矩形 脉冲输入信号作用下，测 其输出量随时间的变化规 律。
A Rs dH H Rs qv1 dt
令T=ARs、K＝Rs得到：
T dH H K qv1 dt
T——时间常数 K——放大系数
7
第二章 过程装备控制基础
在初始平衡状态时，流入水
槽的流量qv1等于流出水槽的流 量qv2。因此，液位稳定在某一
数值H0上，处于平衡状态。在t0
时刻，若流入量qv1突然有一阶 跃变化量Δqv1，则液位变化量
2
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
对一个被控对象来说，其输出变量就是
控制系统的被控变量，而其输入变量则是控 制系统的操纵变量和干扰作用。
3
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.1 被控对象的数学描述
在不同的生产部门中被控对象千差万别。在 连续生产过程中，最基本的关系是物料平衡和能 量平衡。
第二章 过程装备控制基础
设计一个控制系统，首先应对被控对象作全面 的了解，下一步则是解决控制方案和调节器参数 的整定，最后是系统的调试和运行。
被控 对象
确定控 制方案
选硬 件
参数 整定
系统 调试
本章主要讲述一些工业常用控制系统的结构、特点及应用。
1
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1 被控对象的特性
举例：气水混合器
16
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
（3）滞后时间τ：有不少化工对象，在受到干扰作 用后，其被控变量并不立即发生变化，而是过一段时 间才发生变化，这种现象称为滞后现象。滞后时间是 描述对象滞后现象的动态参数。
17
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
滞后时间对控制系统的影响分析：
23
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
另外，还有频域测定法、统计分析法等。
24
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
对象特性时域测定注意事项： a.测试时采取一切措施防止其他干扰发生； b.必须在对象平稳后加入激励； c.必须注意过渡过程起始阶段的测量和记录； d.每次测量应进行到被测参数足够稳定时为止； e.阶跃值不能太大、也不宜太小，通常取正常生产 值的5~15%。对于更大的激励，应采用矩形脉冲法; f.最好在同一工况下，通过重复测试，剔除偶然误差 g.一般应在对象工作范围内，选取多个工况，进行 多次测试，求取多组特性参数再进一步加以处理。
22
第二章 过程装备控制基础
讨论：用矩形脉冲干扰来测 取对象特性时，由于加在对 象上的干扰经过一段时间即 被除去，因此干扰的幅度可 取的较大，以提高实验的精 度;同时，对象输出量又不至 于长时间地偏离给定值，因 而对正常生产影响较小。所 以，这种方法是测定对象特 性常用的方法之一。
1 被控对象的特性
在静态条件下， 单位时间流入对象 的物料（或能量） 等于从系统中流出 的物料(或能量);
4
第二章 过程装备控制基础
在动态条件下， 单位时间流入对象的 物料(或能量)与单位 时间从系统中流出的 物料(或能量)之差等 于系统内物料(或能 量)贮存量的变化率。
1 被控对象的特性
被控对象的数学描述就是由这两种关系推导 出来的微分方程式。
以单容水槽液位对象 在阶跃输入时的动态 特性为例
20
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
①求纯滞后时间:从t0时刻起到 输出开始变化的这段时间，即
输入变化而输出不发生变化的
这段时间为纯滞后时间。
②求静态放大倍数:
y(∞)-y(0)
63.2%
K=—x—(∞—)—-x—(0—)
③求时间常数T：在反应曲线上找到输出量变化至终 值63.2%时的坐标点，它所对应的时刻与输出量开 始变化时的时刻之差就是时间常数T。
32
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
（3）检测变送环节的影响 检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送
信息的作用。因此要求获取的信息及时、准确，传 递信息快捷、完整。
①纯滞后：在过 程控制中，由于 检测元件安装位 置的不适当将会 产生纯滞后。
0
l1 u1
l2 u2
33
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
9
第二章 过程装备控制基础
（2）双容液位对象 qv1- qv2 A1 dh1 dt
qv2 - qv3 A2 dh2 dt
qv1- qv3 A1 dh1 A2 dh2
滞后的存在会使控制不够及时，在干扰 出现后不能迅速调节，严重影响控制质量。 因此，应尽量减少滞后时间。
18
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.3 对象特性的实验测定
前面所讲对象特性的求取方法是从工艺过程的变 化机理出发，写出各种有关的平衡方程（如物料平衡 方程、能量平衡方程等），进而推导出被控对象的数 学模型，得出其特性参数。但现实情况是：
2 单回路控制系统
纯滞后使测量信号不能及时地反映被控变量的 实际值，从而降低了控制系统的控制质量。由检测 元件安装位置所引入的纯滞后是不可避免的，因此， 在设计时，要正确选择安装检测点位置。另外，检 测元件不能安装在死角或容易结焦的地方。
ΔH=K× Δ qv1（1－e -(t-t0)T ）
当t→∞时， ΔH=K× Δ qv1
qv1 ＝ qv2，达到了新的平衡。
1 被控对象的特性
8
第二章 过程装备控制基础
无自衡特性的单容对象
由于泵的出口流量不受入 口处压力的影响，所以：
ΔH = —Δq—Av—1 （t－t0） 当流入量突然增加Δ qv1时。液位
ห้องสมุดไป่ตู้19
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
鉴于上述原因，许多工业被控对象难以用数学
的方法求出其特性参数，必须得对具体的对象通过 实验测试，得到一系列数据和运行曲线，由此分析 归纳出被控对象的动态特性——实验测定法。
方法一：时域分析法 时域分析法就是用实验的方法测定对象在输入突 然改变后，其输出量随 时间的变化规律。
设计一个控制系统，控制质量的优劣是最关键的 问题，它主要取决于自动控制系统的结构及其各个 环节的特性。其中，被控对象的特性由生产工艺过 程和工艺设备决定，在控制系统的设计中是无法改 变的。因此，必须深刻了解被控对象的特性，才能 设计出合适的控制方案，取得良好的效果。
所谓被控对象的特性，就是当被控对象的输入变 量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包 括变化的大小、速度等）。
①对象的动态特性虽可运用流动、蒸发、反应、传热、吸收 等物理化学基础理论来推导求解，但由于具体对象往往非常复 杂，在数学推导过程中必须作许多假设和简化，致使推导的结 果偏离实际； ②许多实际工业对象的机理很复杂，有时甚至 很难用数学方法推导； ③有许多被控对象的特性在运行过程 中会随工况变化而改变，或随其他因素而改变，为了提高控制 质量，这种系统就非得在运行过程中用实验的方法测定对象的 动态特性不可。
27
第二章 过程装备控制基础
（1）被控变量的选择
2 单回路控制系统
被控变量是生产过程中希望保持在定值的过程 参数。影响一个生产过程正常操作的因素很多，但 不可能全部都加以控制。作为被控变量，它应是对 提高产品质量和产量、保证安全生产、节约能源等 具有决定作用的工艺参数。这就需要在了解工艺过 程、控制要求的基础上，分析各变量间的关系，合 理选择被控变量。
dt
dt
1 被控对象的特性
10
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
令T1＝A1×Rs1、 T2＝A2×Rs2、K=Rs2得
T1T2
d 2h2 dt 2
(T1
T2 )
dh2 dt
h2
K qv1
11
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
以上介绍了液位被控对象的数学模型的建立。 对于其他比较简单的被控对象，如压力容器的压力 被控对象、热交换器的温度被控对象等等，都可以 用这种方法建立其数学模型。数学模型除了用方程 式表示外，还可以用图形、表格等形式来表示。
2.2.1 单回路控制系统的设计
设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面 的了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过 程、设备等也需要做比较深入的了解；在此基础上， 确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与 操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置， 选用恰当的执行器、调节器以及调节器控制规律等; 最后将调节器的参数整定到最佳值。
对于复杂的被控对象，直接用数学方法来建 立模型是比较困难的。常常采用实验测试法。
12
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.2 被控对象的特性参数：
被控对象特性主要参数有：
放大系数 K 时间常数 T 滞后时间τ
例1
例2
13
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
（1）放大系数 K：是被控对象受扰动后重新达到 平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。
①放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新 达到平衡状态的性能，是不随时间变化的参数。所 以K是被控对象的静态特性参数。
②在相同的输入变化量作用下，被控对象的K越 大，输出变化量就越大，即输入对输出的影响越大， 被控对象的自身稳定性越差。
K在任何输入变化情况下都是常数的被控对象 称为线性对象。输入不同的变化量其放大系数不为 常数的被控对象，称为非线性对象。
举例：
14
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
放大系数K对控制质量的影响分析：
如果K值大，操纵变量对被控变量的影响 会很大，控制系统对扰动的控制很灵敏。但缺 点是容易造成被控变量波动较大，不易稳定。 反之，K小，控制系统对扰动的控制作用不够 显著，会使被控变量变化迟缓。
15
第二章 过程装备控制基础
25
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
2.2 单回路控制系统
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一 个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器 和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统结构简单，便于施工，并能满 足一般生产过程的控制要求，应用广泛。
26
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
28
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
选择被控变量的基本原则：
• 作为被控变量，其信号最好是能够直接测量获 得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。 • 若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有 单值函数关系的间接参数作为被控变量。 • 作为被控变量，最好是独立变量。变量的数目 一般可以用物理化学中的相律关系来确定。 • 作为被控变量，必须考虑工艺合理性，以及目 前仪表的现状能否满足要求。
1 被控对象的特性
（2）时间常数T：它反映了被控对象的输入变量改 变以后，输出变量达到新稳态值的快慢，它决定了 整个动态过程的长短。因此，它是被控对象的动态 特性参数。
时间常数对控制系统的影响分析： 若时间常数T大，则被控变量的变化比较缓和， 一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点 是控制过于缓慢；若时间常数T小，则被控变量的变 化速度快，不易控制。因此，时间常数太大或太小， 对过程控制都不利。
• 操控角度：放大系数较大，时间常数较小，滞 后时间越小越好;（灵敏、快捷） • 克服干扰角度：抑制效果好； • 综合考虑工艺的合理性和实现的成本。
31
第二章 过程装备控制基础 控制任务—— 使塔底产品成 分稳定。
被控变量？
操控变量？
2 单回路控制系统
可选参数： 进料量 进料温度 回流量 回流温度 蒸汽量 冷凝温度 塔内温度
29
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
（2）操纵变量的选择 在控制系统中，用来克服干扰对被控变量的影
响，实现控制作用的变量就是操纵变量。在化工和 炼油生产过程中，最常见的操纵变量是流量，也有 电压、转速等。
？
T:被控 变量
？
30
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
选择操纵变量的基本原则：
5
第二章 过程装备控制基础
（1） 单容液位对象 有自衡特性的单容对象 被控对象：水 槽
被控变量：液位 H
qv1 qv2 dv dt
令V=A×H
qv1 qv2 A dH dt
1 被控对象的特性
6
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
令qv2=H/Rs得到：
qv1
H
qv2
A
dH
Rs
dt
21
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
讨论：此法是一种比较简单的对象特性实验测定
方法，但由于实际生产过程中的干扰因素较多，而 且一般不允许输入量变化太大，通常为额定值的 5%—10%，因此这种方法的精度较差、应用受限。
实际常用矩形脉冲，矩形 脉冲输入信号作用下，测 其输出量随时间的变化规 律。
A Rs dH H Rs qv1 dt
令T=ARs、K＝Rs得到：
T dH H K qv1 dt
T——时间常数 K——放大系数
7
第二章 过程装备控制基础
在初始平衡状态时，流入水
槽的流量qv1等于流出水槽的流 量qv2。因此，液位稳定在某一
数值H0上，处于平衡状态。在t0
时刻，若流入量qv1突然有一阶 跃变化量Δqv1，则液位变化量
2
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
对一个被控对象来说，其输出变量就是
控制系统的被控变量，而其输入变量则是控 制系统的操纵变量和干扰作用。
3
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.1 被控对象的数学描述
在不同的生产部门中被控对象千差万别。在 连续生产过程中，最基本的关系是物料平衡和能 量平衡。
第二章 过程装备控制基础
设计一个控制系统，首先应对被控对象作全面 的了解，下一步则是解决控制方案和调节器参数 的整定，最后是系统的调试和运行。
被控 对象
确定控 制方案
选硬 件
参数 整定
系统 调试
本章主要讲述一些工业常用控制系统的结构、特点及应用。
1
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1 被控对象的特性
举例：气水混合器
16
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
（3）滞后时间τ：有不少化工对象，在受到干扰作 用后，其被控变量并不立即发生变化，而是过一段时 间才发生变化，这种现象称为滞后现象。滞后时间是 描述对象滞后现象的动态参数。
17
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
滞后时间对控制系统的影响分析：
23
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
另外，还有频域测定法、统计分析法等。
24
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
对象特性时域测定注意事项： a.测试时采取一切措施防止其他干扰发生； b.必须在对象平稳后加入激励； c.必须注意过渡过程起始阶段的测量和记录； d.每次测量应进行到被测参数足够稳定时为止； e.阶跃值不能太大、也不宜太小，通常取正常生产 值的5~15%。对于更大的激励，应采用矩形脉冲法; f.最好在同一工况下，通过重复测试，剔除偶然误差 g.一般应在对象工作范围内，选取多个工况，进行 多次测试，求取多组特性参数再进一步加以处理。
22
第二章 过程装备控制基础
讨论：用矩形脉冲干扰来测 取对象特性时，由于加在对 象上的干扰经过一段时间即 被除去，因此干扰的幅度可 取的较大，以提高实验的精 度;同时，对象输出量又不至 于长时间地偏离给定值，因 而对正常生产影响较小。所 以，这种方法是测定对象特 性常用的方法之一。
1 被控对象的特性
在静态条件下， 单位时间流入对象 的物料（或能量） 等于从系统中流出 的物料(或能量);
4
第二章 过程装备控制基础
在动态条件下， 单位时间流入对象的 物料(或能量)与单位 时间从系统中流出的 物料(或能量)之差等 于系统内物料(或能 量)贮存量的变化率。
1 被控对象的特性
被控对象的数学描述就是由这两种关系推导 出来的微分方程式。
以单容水槽液位对象 在阶跃输入时的动态 特性为例
20
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
①求纯滞后时间:从t0时刻起到 输出开始变化的这段时间，即
输入变化而输出不发生变化的
这段时间为纯滞后时间。
②求静态放大倍数:
y(∞)-y(0)
63.2%
K=—x—(∞—)—-x—(0—)
③求时间常数T：在反应曲线上找到输出量变化至终 值63.2%时的坐标点，它所对应的时刻与输出量开 始变化时的时刻之差就是时间常数T。
32
第二章 过程装备控制基础
2 单回路控制系统
（3）检测变送环节的影响 检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送
信息的作用。因此要求获取的信息及时、准确，传 递信息快捷、完整。
①纯滞后：在过 程控制中，由于 检测元件安装位 置的不适当将会 产生纯滞后。
0
l1 u1
l2 u2
33
第二章 过程装备控制基础