第四章-过程特性与数学模型

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第二章过程特性及其数学模型详解演示文稿

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第三节描述对象特性的参数
• 二、时间常数T
从大量的生产实践中发现，有的对象受到干扰后，被控变量变化很快，较迅速地达到了稳定值；有的对象在受到干扰后，惯性很大，被控变量要经过很长时间才能达到新的稳态值。
图2-15 不同时间常数对象的反应曲线
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第三节描述对象特性的参数
第二章过程特性及其数学模型详解演示文稿
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优选第二章过程特性及其数学模型
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第一节化工过程的特点及其描述方法
自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器和执
行器组成。系统的控制质量与被控对象的特性有密切的关系。
研究对象的特性，就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系。这种对象特性的数学描述就称为对象的
由于
i C de0
dt
消去i
RC
de0 dt
e0
ei
或
T
de0 dt
e0
ei
T RC
14 第15页，共36页。
第二节对象数学模型的建立
2.积分对象
当对象的输出参数与输入参数对时间的积分成比例关系时，称为积分对象。
Q2为常数，变化量为0
图2-4 积分对象
1 dh A Q1dt
h
1 A
Q1dt
（2-1）
在允许的范围内，多数化工对象动态特性可以忽略输入量的导数项，因此可表示为
an ynt an1 yn1 t a1 yt a0 yt xt
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第一节化工过程的特点及其描述方法
举例
一个对象如果可以用一个一阶微分方程式来描述其特性

3第二章过程特性及其数学模型

假定Q1的变化量用ΔQ1表示，h的变化量用Δh表示。在一定的ΔQ1下， h的变化情况如图2-12所示。
图2-12 水槽液位的变化曲线
在重新达到稳定状态后，一定的ΔQ1对应着一定的Δh值，令K等于Δh与ΔQ1之比，用数学关系式表示，即
h K Q1
或
h KQ1
h K Q1
或
周次：第 2周，第 3 次课
教学内容：
第二章过程特性及其数学模型：第一节化工
过程的特点及其描述方法，第二节对象数学模型的建立，第三节描述对象特性的参数
教学目的要求：
了解化工过程的特点及其描述方法，了解机理建模和实验建模；掌握表征被控对象特性的三个参数——放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。
2．矩形脉冲法
当对象处于稳定工况下，在时间 t0 突然加一阶跃干扰，幅值为A，到t1时突然除去阶跃干扰，这时测得的输出量y随时间的变化规律，称为对象的矩形脉冲特性，而这种形式的干扰称为矩形脉冲干扰，如图2-9所示。
图2-9 矩形脉冲特性曲线
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，经过一段时间后即被除去，因此干扰的幅值可取得比较大，以提高实验精度，对象的输出量又不致于长时间地偏离给定值，因而对正常生产影响较小。目前，这种方法也是测取对象动态特性的常用方法之一。除了应用阶跃干扰与矩形脉冲干扰作为实验测取对象动态特性的输入信号型式外，还可以采用矩形脉冲波和正弦信号 ( 分别图团 2-10与图 2-11) 等来测取对象的动态特性，分别称为矩形脉冲波法与频率特性法。
（4）新型控制方案及控制算法的确定在用计算机构成一些新型控制系统时，往往离不开被控对象的数学模型。 (5) 计算机仿真与过程培训系统利用开发的数学模型和系统仿真技术，使操作人员有可能在计算机上对各种控制策略进行定量的比较与评定，有可能在计算机上仿效实际的操作，从而高速、安全、低成本地培训工程技术人员和操作工人，有可能制定大型设备启动和停车的操作方案。 (6)设计工业过程的故障检测与诊断系统利用开发的数学模型可以及时发现工业过程中控制系统的故障及其原因，并能提供正确的解决途径。

第4章被控对象数学模型

4.3 机理法建立被控对象的数学模型
若储存罐1与储存罐2之间管道长度有延迟τ ，则传递函数为：
K G( s) e s (T1 s 1)(T2 s 1)
若将阀门3改为定量泵，使该过程的输出量与液位的高低无关，则无自平衡双容过程的传递函数如下： K G(s) 式中TC=C2
(T1 s 1)TC s
4.3 机理法建立被控对象的数学模型
4.3.2 单容过程的数学模型
单容过程是指只有一个储存容量的过程。单容过程可以分为自平衡单容过程和无自平衡单容过程。 1. 自平衡单容过程所谓自平衡过程是指被控对象在扰动作用下，平衡状态被破坏后，不需要操作人员或仪表的干预，依靠自身能够恢复平衡的过程。
4.2 被控对象数学模型的建立
4.2.3 机理法建模与实验法建模相结合
当用单一的机理法或实验法建立复杂的被控对象的数学模型比较困难时，可采用将机理法和实验法相结合的方法来建立数学模型。 •一是部分采用机理法推导相应部分的数学模型，该部分往往是工作机理非常熟悉的部分。对于其它尚不熟悉或不很肯定的部分则采用实验法得出其数学模型。 •二是先通过机理分析确定模型结构形式，再通过实验数据来确定模型中各个参数的具体数值。这种方式实际上是机理法建模和参数估计两者的结合。
4.2 被控对象数学模型的建立
4.2.1 机理法建模
机理法建模就是根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种相关的平衡方程，如：物质平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程以及反映流体流动、传热、化学反应等基本规律的运动方程、物性参数方程和某些设备的特性方程，从中获得所需的被控过程的数学模型。
4.3 机理法建立被控对象的数学模型
4.3.1 基本原理

数学模型的建立

第三节数学模型一、概述数学模型是所研究系统的动态特性的数学表达式，或者说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。

控制系统中需要建立数学模型的，不局限于被控对象，系统中的每一个部分都需要建立数学模型。

但相对来说，被控对象之外部分的数学模型很多是控制仪表及装置的模型，其特性已经研究得比较多，而且变化很少。

被控对象则比较复杂，不同的控制系统，被控对象的差异极大。

因此，建模的重点是对象的建模。

被控对象千差万别，建立模型特别是机理建模，需要对被控对象有比较透彻的了解。

1．过程对象的特点过程对象系统相对较大、较为复杂，时间常数大、滞后大，具有非线性、分布参数和时变特性，因此建模比较困难，需要在模型的简化上做工作，更多地需要从实验中建立模型。

2．简化模型实际的物理系统是非常复杂的，过程对象也是如此，必须对系统进行适当的简化处理，才能有效地建模。

通常的做法是：（1）从分布参数到集中参数所有系统的模型本质上都是分布参数的，但分布参数模型太复杂，难建立也难以处理。

因此，通常都是将它简化为集中参数系统来建立模型。

当然，这仅仅在一定的范围内是有效的。

（2）从非线性到线性实际的物理系统存在许多非线性，只要系统中任何一个环节是非线性的，系统就是非线性的。

线性系统的重要特征是可以运用叠加原理，这将使系统建模分析大大简化。

因此，在很多情况下，应该尽量将系统简化为线性系统来建模和分析。

3．建模方法系统的建模方法分为两大类：机理建模与实验建模。

开始人们倾向于机理建模，认为这样的模型有理论依据，物理意义明确。

但对于较复杂的系统，做了许多简化与理想化后，才能建立起机理模型。

实验室建模似乎是迫不得已的办法，但在数据处理能力大大提高的今天，它也有较强的生命力。

机理建模就像是“开环控制”，理论上可以做到很精确，但实际上很难；试验建模就像是“闭环控制”，不管对象有多复杂，都可用这种综合方法来对付它。

对于一个新的建模问题，可以先建立一个比较简化的机理模型，对之进行一些初步的了解和研究。

化工仪表及自动化答案第五版终极版

第一章自动控制系统基本概念4.自动控制系统主要由哪些环节组成答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成;9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量答：在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象;生产过程中所要保持恒定的变量,在自动控制系统中称为被控变量;工艺上希望保持的被控变量即给定值;具体实现控制作用的变量叫做操纵变量;12.什么是负反馈负反馈在自动控制系统中有什么重要意义答：系统的输出变量是被控变量,但是它经过测量元件和变送器后,又返回到系统的输入端,能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈;负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量,y受到干扰的影响而升高时,只有负反馈才能使反馈信号升高,经过比较到控制器去的偏差信号将降低,此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化,变化的方向为负,从而使被控变量下降回到给定值,这样就达到了控制的目的;11.图1-18所示试画方框图,并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么被控对象：反应器冷却水流量：干扰变量A、B的流量、温度;13.结合11题,说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统;当被控变量反应温度上升后,反馈信号升高,经过比较使控制器的偏差信号e降低;此时,控制器将发出信号而使控制阀的开度变大,加大冷却水流量,从而使被控变量下降到;所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统;14.图1-18所示的温度控制系统中,如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该控制系统的工作情况,此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控制变量影响的当反应器的温度超过给定值时,温度控制器将比较的偏差经过控制运算后,输出控制信号使冷却水阀门开度增大,从而增大冷却水流量,使反应器内的温度降下来;这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响;15.按给定值形式不同,自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统;18.什么是自动控制系统的过渡过程它有哪几种基本形式系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程,称为系统的过渡过程;非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程;20.自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些影响这些品质指标的因素是什么答：自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率;影响因素有被控对象的额性质,自动化装置的选择和调整;第二章过程特征及数学模型8.反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影响描述对象特性的参数有放大系数K、时间常数T、滞后时间г物理意义：K：反应的是对象处于稳定状态下的输出变化量和输入变化量之间的关系; T：系统在受到阶跃输入作用后输出达到稳定值的%所需时间系统受到输入作用后,输出保持初始速度变化,达到稳定值所需时间;г：是纯滞后时间гo和容量滞后гc的总和纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的;容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的;影响：对于控制通道;K大,操纵变量的变化对被控变量的影响就大,即控制作用对扰动的补偿能力强,余差也小；K小,控制作用的影响不显着,被控变量变化缓慢,但K太大,会使控制作用对被控变量的影响国强,使系统稳定性下降在相同的控制作用下,时间常数T大,则被控变量的变化比较缓慢,但过渡过程时间较长;若T小,则被控变量变化速度块,T太大或太小,在控制上都将存在一定困难,因此需根据实际情况适中考虑;由于г的存在使控制作用总是落后于被控变量的变化,造成被控变量的最大偏差增大,控制质量下降;因此,应尽量减小滞后时间г;对于扰动通道,K大对控制不利,会使最大偏差增大,K小,对控制变量不会产生多大影响;T大扰动作用比较平缓,被控变量变化较平稳,对象较易控制纯滞后不影响控制系统的品质,容量滞后的存在,使阶跃扰动的影响趋于缓和,被控变量的变化相应也缓和一些;因此,对系统有利;9.为什么说放大系数K是对象的静态特性而时间常数T和滞后时间г是对象的动态特征在稳定状态时,对象一定的输入就对应着一定的输出;这种特性称为对象的静态特征,而K在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比,所以放大系数是对象静态特性;时间常数T和滞后时间г都描述的是达到稳态值前的过程,故是对象的动态特性;第三章检测仪表与传感3.何谓仪表的相对百分误差和允许的相对百分误差答：相对百分误差是指绝对误差中的最大值Δmax与仪表量程的百分比;%100max⨯-∆=测量范围下限值测量范围上限值δ允许的相对百分误差是仪表在规定的正常情况下允许的相对误差的最大值;%100⨯-±=测量范围下限值测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ4.何谓仪表的精度等级答：将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号,便可以用来确定仪表的精确度等级; 目前常用的精确度等级有,,,,,,,,,,等;11.弹簧管压力计的测压原理是什么答：它的测压原理是将被测压力通入弹簧管后,由于弹簧管的变形使其自由端发生位移,放大后就可以由指针在仪表盘上指示出相应的压力值;14.应片式压力计与电阻式压力计各采用什么测压元件答：应片式压力计：电阻应变片电阻式压力计：单晶硅片15.电容式压力传感器的工作原理有何特点答:它的工作原理是将弹簧管的位移转换成电容量的变化,将被测膜片作为电容器的可动极板,与固定极板组成可变电容器;当被测压力改变时由于被测膜片的弹性变形产生位移,改变两极板之间的距离;造成电容量的变化;特点：结构紧凑,灵敏度高,过载能力大,重量轻,使用方便;26.压力计安装要注意什么问题答：①压力计应安装在易观察和检修的地方;②安装地点应力求避免振动和高温影响;③测量蒸汽压力时,应加装凝液管,以防止高温蒸汽直接与测压元件接触,对于有腐蚀性介质的压力测量,应加装有中性介质的隔离罐;④压力计的连接处,应根据被测压力的高低和介质性质,选择适当的材料,作为密封垫片,以防泄漏;⑤当被测压力较小,而压力计与取压口又不在同一高度时,对由此高度而引起的测量误差应按Δp＝±Hρg进行修正;⑥为安全起见,测量高压的压力计除选用有通气孔的外,安装时表壳应向墙壁或无人通过之处,以防发生意外;29.试述化工生产中测量流量的意义答：在化工生产中,测量流量,以便为生产操作和控制提供依据,使产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数;30.试述差压式流量计的测压原理,影响因素答：它的测压原理是基于流体流动的节流原理,利用流体经过节流装置产生的压力差来实现流量测量的,当流体流经节流件时,会发生流速的改变,便会产生差压,在一定条件下,流量与节流件前后的差压有一定的单位对应关系;影响因素;1节流装置安装不正确；2倒压管安装不正确或出现堵塞、渗漏等现象；3差压计安装或使用不正确；4板孔入口边缘的磨损；5被测流体工作状态的变动;35.转子流量计的工作原理答:它的工作原理是流体流过环系的时候,节流作用使浮子上下表面产生压力差形成上升力,它与浮力合力使浮子向上运动,当上升力与浮子本体重量相等的时候,浮子平衡在一个位置,浮子平衡高度与流体流量的对应关系,这个高度代表流量的大小;40．椭圆齿轮流量计的特点是什么答：椭圆齿轮流量计的特点是：测量精度高、对流体黏度变化不敏感,特别适用于测量高黏度的流体流量,但要求被测介质干净,不含固体颗粒,一般不宜在高温或低温下使用;44.质量流量计有那两大类答：一种是直接式质量流量计,即直接测量流体的质量流量；另一种是间接式或推倒式质量流量计,这类质量流量计是利用体积流量计和密度计组合来测量质量流量的;59.常用的热电偶有哪几种所配用的补偿导线是啥说明使用补偿导线注意那几点为啥使用补偿导线答：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-考铜热电偶、铜-康铜热电偶；所配用的补偿导线是铜-镍铜；注意：1补偿导线与热电偶型号匹配；2正负极对应,不能接反；3新冷端温度恒定,原冷端和新冷端温度在0-100摄氏度范围内; 原因：由热电偶测温原理知道,只有热电偶冷端温度恒定时热电势才是被测温度的单值函数,但由于热电偶的工作端和冷端离的很近,而且冷端暴露在空间,容易受到周围环境温度的影响,所以很难保持冷端温度恒定,当然可以做的热电偶很长,但消耗过多金属材料,太浪费,解决这个问题的方法是使用一种专用导线称“补偿导线”;60.用热电偶测温时,为啥进行冷端补偿补偿方法有哪几种答：采用补偿导线后,把冷端从高温或不稳定的地方延伸到低温关系稳定的操作室中,由于操作室的温度一般高于0摄氏度,故冷端温度还是不能保持0摄氏度恒定,由于工业上常用的热电偶冷端温度均为0度,同时所用仪表也是按照这种关系配套的,因此计算结果还是有很大误差的,因此必须对其修正,保证冷端温度0度恒定;即冷端温度补偿;方法：1冷端温度保持0度恒定的方法；2冷端温度修正方法；3校正仪表零点法；4补偿电桥法；5补偿热电偶法;62.用热电偶测温时,为什么要进行冷端补偿其冷端补偿的方法有哪几种答：采用补偿导线后,把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方,延伸到温度较低和比较稳定的操作室内,但冷端温度还不是0℃;而工业上常用的各种热电偶的温度-热电势关系曲线是冷端温度保持为0℃的情况下得到的,与它配套的使用的仪表也是根据这一曲线进行刻度的,由于操作室的温度变化而变化,这样测量结果就会产生误差;因此,要进行冷端补偿;补偿方法：1冷端温度保持为0℃的方法2冷端温度修正方法3校正仪表零点法4补偿电桥法5补偿热电偶法65.试述热电阻测温原理常用热电阻种类R0各为多少答：利用金属材料的电阻随温度的改变而改变的特性测温的;常用的热电阻有铂电阻和铜电阻 Pt50 Pt100 Cu50 Cu100 R0=50、100第四章自动控制仪表1.什么是控制器的控制规律控制器有哪些基本控制规律答：所谓控制器的控制规律是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系,即p=fe=fz-x 式中,Z为测量值信号；x为给定值信号；f为某种函数关系;常用的控制规律有位式控制,比例控制P,积分控制I,微分控制D,以及它们的组合控制规律,例PI,PD,PID等;3．比例控制规律是怎样的答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系,即p=Kpe,式中,Kp 为比例放大系数;4.何谓比例控制器的比例度所谓比例度就是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数;6.比例控制器的比例度对控制过程有什么影响选择比例度时要注意什么问题比例度δ和放大倍数Kp都能表示比例控制器控制作用的强弱;只不过Kp越大,表示控制作用越强,而δ越大,表示控制作用越弱;7．试写出积分控制规律的数学表达式;为什么积分控制能消除余差答：表达式为KI∫edt P为输出变化量,e为输入偏差,KI为积分速度;因为有偏差存在时,输出信号将随时间增长或减小;当偏差为零时,输出才停止变化而稳定在某一值上,所以积分控制能消除余差;8.什么是积分时间Ti试述积分时间对控制过程的影响;积分时间是积分速度的倒数Ti=1/Ki积分时间Ti越短,Ki越大,积分作用越强,过渡时间越短,因而易于消除余差；反之亦然;10.理想微分控制规律的数学表达式是什么为什么微分控制规律不能单独使用P=Tdde/dt微分控制规律的输出不能反映偏差的大小,假如偏差固定,即使数值很大,微分作用也没有输出,因而控制结果不能消除偏差,所以不能单独使用这种控制器;11.试写出比例积分微分PID三作用控制规律的数学表达式;p=Kpe+1/Ti∫edt+ Tdde/dt12.试分析比例、几份、微分控制规律各自的特点;比例控制规律：反应快,控制及时；当系统的负荷改变时,控制结果有余差；积分控制规律：控制缓慢,但能消除余差；微分控制规律：有一定的超前控制作用,能抑制系统的振荡,增强稳定性;第五章执行器1.气动执行器主要由哪些部分组成各起什么作用答：气动执行器主要由执行机构和控制结构两部分组成;执行机构的作用：是执行器的推动装置,它根据控制信号由控制器发出压力的大小产生相应的推力,,推动控制结构动作,所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置控制机构：是指控制阀,它是执行器的控制部分,它直接与被控介质接触,控制流体的流量所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置;4.常用的控制阀理想流量特性有哪些1直线流量特性2等百分比对数流量特性3抛物线流量特性4快开特性11.什么叫气动执行器的起开式与气关式其选择原则是什么随着送往执行器的气压信号的增加,阀逐渐打开的称为气开式,反之称为气关式;气开、气关式的选择主要由工艺生产上安全条件决定的,一般来讲,阀全开时,生产过程或设备比较危险的选择气开式；阀全关时,生产过程或设备比较危险的选择气关式;13.什么是控制阀的流量系数Kv控制阀的流量系数Kv的定义为：当阀的两端压差为100kPa,流体密度为1g/立方厘米,阀全开时,流经控制阀的流体流量以立方米/h表示;第六章简单控制系统4.什么叫直接控制指标和间接控制指标各用在什么场合答：直接控制指标：被控变量本身是需要控制的工艺指标;间接控制指标：工艺中本应作为被控变量的量缺乏获取信号的检测手段,或虽然能测,但信号微弱或滞后很大,这时选取与指标有对应关系的另一变量;尽量采用直接控制指标,只有被控变量无法直测才考虑间接指标;5.被控变量选择原则是什么答：1被控变量应代表一定化工工艺操作指示;2是工艺生产过程中经常变化,要因而频繁控制的变量（3）考虑和理性,常选择温度作为被控变量;（4）被控变量应可测量,具有较大灵敏度（5）被控变量是单独控制的（6）应考虑工艺的合理性与经济性7.操纵变量的选择原则是什么操纵变量的选择原则（1）操纵变量应是可控的,即工艺上允许调节的变量;（2）操纵变量能克服其他干扰来平衡被控变量;3操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏,为此应通过合理选择操纵变量,使控制通道的放大系统适当大,时间常数适当小不宜过小,否则引起振荡;纯滞后时间尽量小,为使其他干扰对被控变量的影响减小,并使干扰通道的放大系数尽可能小,时间常数尽可能大;4在选择操纵变量时,除了从自动化角度考虑外,还要考虑工艺的合理性和经济性;9.比例控制器,比例积分控制器,比例微分控制器的特点分别是什么各适用于什么场合答：比例控制器特点：输出信号与输入信号成比例;适用于对象控制通道滞后较小,负荷变压不大,对控制器要求不高的场合;比例积分控制特点：输出信号与输入信号成比例,并与输入信号对时间积分成比例;适用于对象滞后较小,负荷变化不大,控制结果不允许有余差存在的系统;比例积分微分控制器：在比例积分基础上加上微分作用;适用于对象容量滞后较大,负荷变化大,控制质量要求较高系统;11.被控对象、执行器、控制器的正反作用各是怎样规定答：被控对象的正反作用随具体对象的不同而各不相同;当操纵变量增加时,被控变量也增加的对象属于“正作用“的;反之,被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于”反作用“的;执行器的作用方向取决于是气开阀还是气关阀;当控制器输出信号增加时,气开阀的开度增加,因而流过阀的流体流量也增加,故气开阀的开度“正”方向;反之,由于当气关阀接受的信号增加时,流过阀的流体流量反而减少,所以是“反”方向;控制器的作用方向是这样规定的：当给定值不变,被控变量测定值增加时,控制器的输出也增加,称为“正作用”;或者当测量值不变,给定值减少时,控制器的输出增加的称为“正作用”方向;反之,如果测量值增加或给定值减小时,控制器的输出减少的称为“反作用”;15．控制器参数整定的任务是什么工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法控制器参数整定的任务是：根据已定的控制方案来确定控制器的最佳参数包括比例度δ、积分时间Ti、微分时间Td以便使系统能获得好的控制质量;常用方法有：临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法;21.经验凑试法整定控制器参数的关键是什么经验凑试法的关键是“看曲线、调参数”;因此要采用这种方法整定控制器参数必须先弄清控制器参数变化对过渡过程曲线的影响关系;第七章复杂控制系统1.什么叫串级控制画出一般串级控制系统的典型方块图;串级控制系统是由其结构上的特征而得名的,它是由主、副两个控制器串联工作的;主控制器的输出作为副控制器的给定值,副控制器的输出去操纵控制阀,以实现对主变量的定制控制;3.串级控制系统中的主、副变量应如何选择主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的;副变量的选择原则是：（1）主副变量间应有一定的内在联系,副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化;（2）通过对副变量的选择,使所构成的副回路能包含系统的主要干扰;（3）在可能的情况下,应使副回路中包含更多的干扰,但副变量又不能离主变量太近; （4）副变量的选择应考虑到主副对象时间常数的匹配以防“共振”的发生;4.为什么说串级控制系统中的主回路是定制控制系统,而副回路是随动控制系统串级控制系统的目的是为了更好的稳定主变量,使之等于给定值,而主变量就是主回路的输出,所以说主回路是定制控制系统,副回路的输出时副变量,副回路的给定值时主控制器的输出,所以在串级控制系统中,副变量不是要求不变的,而是要求随主控制器的输出变化而变化;因此是一个随动的控制系统;6.为什么在一般情况下,串级控制系统中的主控制器应选择PI或PID作用的,而副控制器选择P作用的串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量,对主变量要求较高,一般不允许有余差,所以主控制器一般选择比例积分控制规律当对象滞后较大时也可引入适当的微分作用;串级控制系统中对副变量的要求不严,在控制过程中,副变量是不断跟主控制器的输出变化而变化的,所以副控制器一般采用比例控制规律就行了,必要时引入适当的积分作用,而微分作用一般是不需要的;8.均匀控制系统的目的和特点是什么均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾,使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作;均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制那样,不是为了使控制变量保持不变,而是使两个相互联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化;11.什么叫比值控制系统实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统;通常为流量壁纸控制系统;用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系;比值控制系统主要有开环比值控制系统,单闭环比值控制系统;双闭环比值控制系统,变比值控制系统几种方案;16.前馈控制系统有什么特点前馈控制有哪几种形式前馈控制系统的主要特点有：（1）前馈控制是基于不变性原理工作的,比反馈控制及时、有效;（2）前馈控制是属于“开环”控制系统;（3）前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器（4）一种前馈作用只能克服一种干扰;两种形式：单纯的前馈控制和前馈反馈控制;。

第二章过程特性及其数学模型(与“对象”有关文档共14张)

1）阶跃响应曲线法
2）矩行脉冲法
Q1
Q1
B
A
0
t
t
h
y
0 t1
t
t
图2-9 储槽的阶跃响应曲线
第7页，共14页。
矩形脉冲特性曲线
第三节描述对象特性的参数
一、放大系数K
前面讨论了对象特性的描述方法，即水槽对象的输入与输出的关系。得微分方程式。K称为放大系数，
T
dhh dt
KQ1
解微分方程得
说明当对象受到阶跃线
0
第13页，共14页。
纯滞后特性
滞后时间示意图
第14页，共14页。
第5页，共14页。
h1 t1
Q2 Rs
t
t
h Q2 Rs
Rs—阀的阻力
代入上式
(Q1
h Rs
)dt
Adh
整理得 ARs ddhthRsQ1
令：T=ARs K=Rs
dh 所以 T dt hKQ1 一阶微分方程
第6页，共14页。
代入边界条件解微分方程
t
hKQ 1(1e T)
h
h1
0 t1
t
储槽的阶跃响应曲线
输出 h 是如何变化的。如图
t
hKQ 1(1e T)
Q1 B
t
hKB(1e T)
当t→∞时，
h(∞)=KB 或 K=h(∞)/B
放大系数，是对象的静态参数第8页，共14页。
0
t
h
h(∞)
0
t
t1
储槽的阶跃响应曲线
意义：
1.放大系数的大小可以说明对象的灵敏度；
2.K大灵敏度高，稳定性下降；

thx3-过程特性及其数学模型

阶跃反应曲线法：用实验的方法来测取对象在阶跃输入作用下，输出量随时间的变化规律。
（1）阶跃反应曲线法
特点：简易但精度较差。如果输入量是流量，只要将阀门的开度作突然的改变，便可认为施加了一个阶跃干扰，同时还可以利用原设备上的仪表把输出量的变化记录下来，既不需要增加仪器设备，测试工作量也不大。但由于对象在阶跃信号作用下，从不稳定到稳定所需时间一般较长，这期间干扰因素较多，因而测试精度受到限制。为提高测试精度就必须加大输入量的幅度，这往往又是工艺上不允许的。
•
回顾&作业
• • • • • • 被控对象的特性；★ 对象的数学模型；机理建模法（一阶模型的建立方法）；★ 实验建模法（阶跃反应曲线法）；★ 混合建模法。作业：Ex6。
2.系统辨识
系统辨识：应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数，通常称为~。 • • 根据测试数据确定模型结构（包括结构形式、方程阶次及时滞情况等）。在已定模型结构的基础上，再由测试数据确定模型的参数。
3.典型实验测取法
（1）阶跃反应曲线法（2）矩形脉冲法
（1）阶跃反应曲线法
•
•
（2）矩形脉冲法
• 特点：提高了精度，对工艺影响较小。采用~时，由于加在对象上的干扰经过一段时间后即被除去，因此干扰的幅值可以取得较大，提高了实验精度。同时，对象的输出量又不会长时间偏离给定值，故对工艺生产影响较小。
六、混合建模法
1.混合建模：将机理建模和实验建模结合起来，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。 • 比较实用的方法 2.参数估计：在已模型结构的基础上，通过实测数据来确定其中的某些参数，称为~。 • 试比较参数估计与系统辨识

过程控制第4章_被控过程的数学模型

进行拉普拉斯变换，整理得到传递函数、数学模型
4.3 实验法建立过程的数学模型
试验辨识法可分为经典辨识法与现代辨识法两大类。在经典辨识法中，最常用的有基于响应曲线的辨识方法；在现代辨识法中，又以最小二乘辨识法最为常用。
4.3.1 响应曲线法
响应曲线法是指通过操作调节阀，使被控过程的控制输入产生一阶跃变化或方波变化，得到被控量随时间变化的响应曲线或输出数据，再根据输入－输出数据，求取过程的输入－输出之间的数学关系。响应曲线法又分为阶跃响应曲线法和方波响应曲线法
Ke s (0 1) G( s) 2 2 (T s 2 Ts 1)
4．具有反向特性的过程对过程施加一阶跃输入信号，若在开始一段时间内，过程的输出先降后升或先升后降，即出现相反的变化方向，则称其为具有反向特性的被控过程。
4.1.3
过程建模方法
1．机理演绎法根据被控过程的内部机理，运用已知的静态或动态平衡关系，用数学解析的方法求取被控过程的数学模型。 2．试验辨识法主要思路是：先给被控过程人为地施加一个输入作用，然后记录过程的输出变化量，得到一系列试验数据或曲线，最后再根据输入－输出试验数据确定其模型的结构（包括模型形式、阶次与纯滞后时间等）与模型的参数。主要步骤： 3. 混合法
K0的确定与一阶环节确定方法相同
机理演绎法与试验辩识法的相互交替使用的一种方法
4.2
解析法建立过程的数学模型
4.2.1．解析法建模的一般步骤
1）明确过程的输出变量、输入变量和其他中间变量； 2）依据过程的内在机理和有关定理、定律以及公式列写静态方程或动态方程； 3）消去中间变量，求取输入、输出变量的关系方程； 4）将其简化成控制要求的某种形式，如高阶微分（差分）方程或传递函数（脉冲传递函数）等；

第二章过程特性及其数学模型(修改

被控对象
自动化装置

第一节化工过程的特点及其描述方法
自动控制的效果取决于被控对象（内因）和控制装置（外因）两个方面。 ‫ ۝‬外因只有通过内因起作用，内因是最终效果的决定因素。设计调节控制系统的前提是：正确掌握工艺系统调节作用（输入）与调节结果（输出）之间的关系——对象的特性。所谓研究对象特性就是用数学的方法描述对象输入量与输出量之间的关系
对象特性的实验建模
输入量阶跃信号脉冲信号伪随机信号 ……
——在被控对象上人为加入输入量，记录表征对象
特性的输出量随时间的变化规律。
被控对象
输出量表格数据响应曲线 ……
系统辨识对象模型
对象特性的实验建模
加测试信号前，要求系统尽可能保持稳定状态，否则会影响测
试结果；
输入量/输出量的起始时间是相同的，起始时间是输入量的加
干扰通道
被控变量
通道输出之和
控制通道
第二节对象数学模型的建立
建模的方法：机理建模、实验建模、混合建模
机理建模——根据物料、能量平衡、化学反应、传热传质等基本方程，从理论上来推导出输入与输出的数学关系式，建立数学模型。由于工业对象往往都非常复杂，物理、化学过程的机理一般不能被完全了解，而且线性的并不多，再加上分布元件参数（即参数是时间与位置的函数）较多，一般很难完全掌握系统内部的精确关系式。另外，在机理建模过程中，往往还需要引入恰当的简化、假设、近似、非线性的线性化处理等，而有时这些假设与实际生产有较大差距，因而机理建模仅适用于部分相对简单的系统。
第二节对象数学模型的建立
实验建模——在所要研究的对象上，人为的施加一个输入作用，然后用仪表记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，得到一系列实验数据或曲线。这些数据或曲线就可以用来表示对象特性。这种应用对象输入输出的实测数据来决定其模型的方法，通常称为系统辨识。其主要特点是把被研究的对象视为一个黑箱子，不管其内部机理如何，完全从外部特性上来测试和描述对象的动态特性。有时，为进一步分析对象特性，可对这些数据或曲线进行处理，使其转化为描述对象特性的解析表达式。

过程特性及数学模型

以简单水槽为例： K是对象受到阶跃作用后，被控参数的稳定值与所加的输入量之比。
当 t=T 时 h=Qk(1-e-1) e-1=0.368 ∵ h(∞)=KQ ∴ h=kQ(1-e-1)=0.632KQ=0.632h(∞) 即被控参数达到新稳态值的63.2%所需的时间就是时间常数 T
h(∞) 0.632h(∞)
二、时间常数T
T
T
时间常数 T 越大，表示对象受干扰作用后，被控参数变化越慢，过度时间长；T 越小，表示对象受干扰作用后，被控参数变化越快，过度时间短。
h(t) KQ1(1 et /T )
从理论上讲，只有当 T=∞,才有 h(∞)=KQ. 但是当t=3T 时， h(3T)=KQ(1-e-3)=0.95KQ=0.95h(∞) 可近似认为动态过程基本结束。
d 2h2 dt 2
(T1
T2 )
dh2 dt

h2

KQ1
一阶对象
Th h KQ1
h(t) KQ1(1 et /T )
2）串联RC电路串联RC电路
三、对象特性的实验建模
常用的实验测取法 • 1、实验测取法：
人为加入干扰作用，用记录仪测取输出的被控参数。
（阶跃反应曲线法、矩形脉冲法）
测量、变送环节一般由测量元件及变送器组成，其特性也可以表示程由K、T、τ三个参数组成的一阶滞后环节，它对过渡过程的影响与被控对象相仿。通常要求，K在整个测量范围内保持恒定，T、τ越小越好。
事实上，测量、变送环节本身的时间常数和纯滞后时间都很小，可以略去不计。所以实际上它相当于一个放大环节。因此，放大倍数K在整个测量范围内保持恒定是最关键的。
f
u
y

过程控制第4章被控对象数学模型讲解

令T RC、K R

dh T dt h K qi

T
dh dt

h

K

qi
对上式作拉氏变换： TsH (s) H (s) K Qi (s)
H(s) K
一阶对象的传递函数：

Qi (s) Ts 1
该对象的阶跃响应：如果qi为幅值为a的阶跃响应，则
H
(s)

K Ts 1Qi
qi C
q0
R
单位时间流入水槽的物料 — 单位时间流出水槽的物料＝水槽物料储藏量的变化率
qi

qo

dV dt
V Ch

qi

qo

C
dh dt
由于出口流量可以近似地表示为：
qo

h R
R：出口阀门的阻力系数、液阻（与阀门开度有关）
h dh
消去qo： qi
R

C dt
dh RC dt h R qi
根据流体力学原理，水箱出口流量与H是存在一定的对应关系的： q0 H / R
R：出口阀门的阻力系数、液阻（与阀门开度有关）
因此，qi H qo，直至qi=qo可见该系统受到干扰以后，即使不加控制，最终自身是会回到新的平衡状态，这种特性称为“自衡特性”。右图：如果水箱出口由泵打出，其不同之处在于：qi当发生变化时，qo不发生变化。如
建模目的：
设计过程控制方案（被控变量及检测点选择，控制变量的确定，控制结构形式都与对象特性有关）整定控制器参数（控制规律的选择）指导设计生产工艺设备进行仿真试验研究培训系统运行操作人员
4.2被控对象数学模型的建立

数学模型4-1马氏模型

马氏链的遍历极限(II)
若马氏链{ξn: n≥ 0}的状态空间S为有限集(不妨设S={1,2,L, N}),且转移矩阵矩阵的每个元素为正,则它存在唯一不变概率分布π=(π1,π2,L, πN), 满足如下 (指数)遍历性
4
马氏链的遍历极限(III)
令Ti(ω)是(ξ1(ω),L,ξn(ω))首次出现状态 i 的时间.那么μi=E(Ti(ω) | ξ0(ω)=i)就是一个平均返回(状态i)时间.有结论如下
也就是说随机过程下一时间的发展只和包括当前时间在内的最近的k个时间的状态有关而和这k个时间之前的历史没有关系, (其中k=0, 1, 2, L) ,我们把这样的随机过程叫做k-阶马氏链.
关于名称的一点说明
参考书中,看到马氏链(过程)的时候要根据上下文进行判断.有的时候是指普遍的马氏链(包括高阶,一阶,零阶),有时候特指一阶马氏链. 在大多数情况下,如不特别说明,通常是特指一阶时齐的马氏链. 如果将一个 k-阶马氏链的相邻 k 个时间的状态合为一个新的状态: yn=(xn,xn-1,L,xn-k+1) ,则 {yn} 是一个 1-阶马氏链.程
3
时齐马氏链性质 (I)
时齐马氏链由转移概率矩阵和初分布完全确定,设转移概率矩阵为P=(pij),初始分布: ,则
时齐马氏链性质 (II)
若记μi(n)=P(ξn=i), μ(n)=(μi(n): i∈ S),即所谓绝对概率,则:
马氏链的不变分布
记之为pi,j(n,n+k) 矩阵P(n,n+k)=( pi,j(n,n+k) )称为从n出发的k步转移概率矩阵
高阶马氏过程
若一个随机过程满足:
零(1)阶马氏过程

系统工程(第四章)

2 优化变量
• 对于过程系统参数优化过程系统参数优化问题，优化变量向量就过程系统参数优化是过程变量向量。过程变量向量包括决策变量决策变量和状态变量状态变量 • 决策变量等于系统的自由度，它们是系统变量中可以独立变化以改变系统行为的变量； • 状态变量是决策变量的函数，它们是不能独立变化的变量，服从于描述系统行为的模型方程
过程系统优化问题可表示为
Min
f (w, x, z) = 0
c(w, x, z) = 0
F(w, x)
h(w, x) = 0
g(w, x) ≥ 0
w－决策变量向量（w1，…，wr）; x－状态变量向量（x1，…，xm） z－过程单元内部变量向量（z1，…，zs） F－目标函数 f－m维流程描述方程组（状态方程） c－s维尺寸成本方程组 h－l维等式设计约束方程 g－不等式设计约束方程
4.2.3 化工过程系统最优化方法的分类
• • • • • 无约束最优化与有约束最优化线性规划与非线性规划单维最优化和多维最优化解析法与数值法可行路径法和不可行路径法
（1）无约束最优化与有约束最优化
• 在寻求最优决策时，如果对于决策变量及状态变量无任何附加限制，则称为无约束最优化无约束最优化 • 问题的最优解就是目标函数的极值。这类问题比较简单，求解方法是最优化技术的基础 • 在建立最优化模型方程时，若直接或间接的对决策变量施以某种限制，则称为有约束最优化有约束最优化。又有约束最优化等式约束最优化和可分为等式约束最优化和不等式约束最优化等式约束最优化不等式约束最优化。 • 求解方法是通过把有约束最优化问题转化成无约束最优化模型进行求解
• 实际生产操作必须根据环境和条件的变化来调节决策变量（即操作变量），从而使整个过程系统处于最佳状态，也就是目标函数达到最优。这就是操作参数优化问题操作参数优化问题

过程控制部分习题答案-完整版

第一章思考题与习题1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。

5．过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。

它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。

6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。

称为峰值时间tp 。

第四章化工过程系统的优化

4 解析法与数值法
根据解算方法，则可分为解析法和数值法。解析法又称为间接最优化方法。只适用于目标函数(或泛函)及约束条件有显函数表达的情况。要求把一个最优化问题用数学方程式表达，然后用导数法或变分法得到最优化的必要条件，通过对必要条件方程求解得到问题的最优解。古典的微分法、变分法、拉格朗日乘子法和庞特里亚金最大值原理等都属于解析法。
(4-10)
f ( w, x, z ) 0
（流程描述方程）
（尺寸，成本方程）（等式设计约束）（不等设计约束）
c( w, x, z ) 0
h( w, x) 0
g ( w, x) 0
动态优化模型中引入了时间变量，过程变量、目标函数和约束条件均可为时间变量的函数。集中参数的动态优化模型，通常由常微分－代数方程组成
讨论
对于上述优化问题，变量数为m+r+s，等式约束方程数为m+l+s，问题的自由度为 d=变量数－方程数＝r －l 若l=0，自由度等于决策变量数r；若l=r，自由度等于零，此时最优化问题的解是唯一的（即等于约束方程的交点），没有选择最优点的余地；若l>r，则最优化问题无解。由此可见，l<r是最优化问题有解的必要条件之一
数值法又称为直接最优化方法，或优选法。
不要求目标函数为各种变量的显函数表达式，利用函数在某一局部区域的性质或一些已知点的数值，逐步搜索、逼近，最后达到最优点。
5 可行路径法和不可行路径法
对于有约束最优化问题，视其如何处理约束条
件可分为可行路径法和不可行路径法。
可行路径法的整个搜索过程是在可行域内进行
由于非线性规则问题求解困难，有时将其近似地
线性化，用比较成熟的线性规划技术求解

过程特性与数学模型

过程特性与数学模型过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所决定。

过程即为被控对象，它是否易于控制，对整个系统的运行情况有很大影响。

§4.1过程特性被控过程的种类常见的有：换热器、锅炉、精馏塔、化学反应器、贮液槽罐、加热炉等。

这些被控过程的特性是由工艺生产过程和工艺设备决定的。

被控过程特性-----指被控过程输入量发生变化时，过程输出量的变化规律。

通道------被控过程的输入量与输出量之间的信号联系控制通道-----操纵变量至被控变量的信号联系扰动通道-----扰动变量至操纵变量的信号联系一、过程特性的类型多数工业过程的特性可分为下列四种类型：1.自衡的非振荡过程2. 无自衡的非振荡过程3. 有自衡的振荡过程4. 具有反向特性的过程二、描述过程特性的参数用放大系数K、时间常数T、滞后时间τ三个物理量来定量的表示过程特性。

（主要针对自衡的非振荡过程）1.放大系数K⑴K的物理意义K的物理意义：如果有一定的输入变化量ΔQ作用于过程，通过过程后被放大了K倍，变为输出变化量ΔW。

⑵放大系数K对系统的影响对控制通道的影响对扰动通道的影响2. 时间常数T⑴时间常数T的物理意义时间常数是被控过程的一个重要的动态参数，用来表征被控变量的快慢程度。

时间常数T的物理意义还可以理解为：当过程受到阶跃输入作用后，被控变量保持初始速度变化，达到新的稳态值所需要的时间就是时间常数T。

⑵时间常数T对系统的影响对控制通道的影响对扰动通道的影响3. 滞后时间τ⑴纯滞后τ0（P142）⑵容量滞后τn⑶滞后时间τ对系统的影响对控制通道的影响对扰动通道的影响§4.2 过程数学模型的建立过程的（动态）数学模型---是指表示过程的输出变量与输入变量间动态关系的数学描述。

过程的输入是控制作用u（t）或扰动作用f（t）,输出是被控变量ｙ（t）．数学模型：非参数模型，即用曲性或数据表格来表示，如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线；另一种是参数模型，即用数学方程式来表示，如微分方程（差分方程）、传递函数、状态空间表达式等。

化工仪表及自动化课后习题答案第四

第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。

自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。

2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。

闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。

3、自动控制系统主要有哪些环节组成。

自动化装置及被控对象。

4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。

这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。

5、自动控制系统分类。

定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。

最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。

7、什么是静态和动态。

当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。

从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。

第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。

1/9对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。

特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。

2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。

实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。

混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。

3、反映对象特性的参数有哪些。

各有什么物理意义。

它们对自动控制系统有什么影响。

放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。

对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。