过程控制的性能指标有哪些？过程控制系统的类型有哪些？主要内容（总6学时）2.1被控过程的特性（1学时）2.2被控过程的数学模型（1学时）2.3解析法建立过程的数学模型（2学时）2.4实验辨识法建立过程的数学模型（2学时）第二章被控过程特性及其数学模型2.1被控过程的特性2.1被控过程的特性2.1被控过程的特性2.1被控过程的特性（3）自衡的振荡过程阶跃输入信号作用下，被控过程的输出先降后升或先升后降，即过程响应曲线在开始的一段时间内变化方向与以后的变化方向相反，课后思考被控过程的数学模型----被控对象输入变量与输出变量之间的定量关系。②非参数模型：曲线、表格等白箱方法-----解析法（机理演绎法）黑箱方法-----实验辨识法（系统辨识与参数估计方法）灰箱方法-----解析法与实验辨识相结合的混合方法解析法-------根据被控过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料平衡、能量平衡等关系，用数学推理的方法求取被控过程的数学模型，又称机理法。（1）对被控过程中机理比较清楚的部分采用机理演绎法推导其数学模型，对机理不清楚或不确定的部分采用实验辨识法获得其数学模型。（2）先通过机理分析确定模型的结构形式，再通过实验数据来确定模型中各个参数的大小。本次课到此结束什么是自衡过程控制系统？什么是非自衡过程控制系统？过程控制系统建模方法有哪些？过程系统的特点机理建模步骤自衡：被控过程在扰动作用下，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。例2-1某水箱系统如图所示。假定q2与h近似成线性正比关系，与阀门2处的液阻R2成反比关系，则拉氏变换，得到传递函数形式令：过程的时间常数T=R2A=R2C过程的放大系数K=R2过程的容量系数C=A则：单容过程传递函数的结构方框图假设流经长度为l的管道所需时间为τ0，得出具有纯时延的单容过程的微分方程和传递函数分别为无时延自衡推广2：考虑输出液体体积流量为Q2通过泵来调节液位高度变化时，出口处静压力不会对泵产生影响，Q2不变。无时延非自衡多容过程------由多个贮蓄容量组成的被控过程。例2-3图所示为一分离式双容液位槽。过程输入量为Q1过程输出量第二个液位槽的液位h2假设：不计第一个与第二个液位槽之间液体输送管道所造成的时间延迟，试求h2与Q1之间的数学关系。解根据动态平衡关系，有令：水槽1的过程时间常数T1=R2A1=R2C1水槽2的过程时间常数T2=R3A2=R3C2过程的放大系数K=R3双容过程数学模型的结构方框图分析：1）两个具有负实根的惯性环节串联，即ξ=1过阻尼，响应不振荡。2）双容过程在两个槽之间存在液体流通阻力，延缓了h2的变化，导致响应过程一开始较慢，较单容过程时延大。3）随着相连接容器的增加，过程时间延迟越长。4）模型简化：采用单容过程近似。推广1：考虑n个水槽（容器）依次分离式连接假设流经管道所需时间为τ1，则具有纯时延多容过程传递函数为推广3：考虑输出液体体积流量为Q3通过泵来调节------水槽1的液位高度变化，会对Q2产生影响。----水槽2的液位高度变化，不会对Q3产生影响。例2-4一串联式双容液位槽。要求：试求h2与Q1之间的数学描述。解根据动态平衡关系，有令：水槽1的过程时间常数T1=R2A1=R2C1水槽2的过程时间常数T2=R3A2=R3C2过程的放大系数K=R3本过程的阶跃响应仍是单调上升的，传递函数可等效为串联双容过程数学模型的结构方框图回顾使用条件！工艺过程复杂，物料平衡关系对应微分方程困难。！工艺过程特性为高阶微分方程，存在非线性，求解困难。！建模简化中存在近似，导致模型不精确。目的及要求常用方法：响应曲线法、相关统计法、最小二乘法阶跃响应法------通过操作过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的响应曲线用记录仪或其它方法测试记录下来，再根据测试记录的响应曲线来求取过程输出与输入之间的数学关系。（1）根据阶跃响应确定一阶环节参数设阶跃输入变化量为x0，一阶无时延环节的阶跃响应为①由阶跃响应曲线确定y(∞)，再由K0=y(∞)/x0确定K0。②由t=0处作切线，其与y(∞)的交点所对应的时间为T0（OB段）。t响应曲线法辨识过程模型--阶跃响应法响应曲线法辨识过程模型--阶跃响应法转换y(t)为相对值：联立求解K0的确定方法与一阶环节相同。tK0的确定方法与一阶环节相同。响应曲线法辨识过程模型--阶跃响应法响应曲线法辨识过程模型--阶跃响应法条件：生产实际不允许有较长时间和较大幅度的输入变化，为防被控量变化超过允许范围。O习题