被控過程的數(shù)學(xué)模型

被控過程的數(shù)學(xué)模型被控過程的數(shù)學(xué)模型被控過程的數(shù)學(xué)模型第5章思慮題與習(xí)題5-1什么是被控過程的數(shù)學(xué)模型？解答：被控過程的數(shù)學(xué)模型是描述被控過程在輸入（控制輸入與擾動(dòng)輸入）作用下，其狀態(tài)和輸出（被控參數(shù)）變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。5-2建立被控過程數(shù)學(xué)模型的目的是什么？過程控制對(duì)數(shù)學(xué)模型有什么要求？解答：1）目的：○1設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)及整定控制參數(shù)；○2指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì)與操作；○3對(duì)被控過程進(jìn)行仿真研究；○4培訓(xùn)運(yùn)轉(zhuǎn)操作人員；○5工業(yè)過程的故障檢測(cè)與診斷。2）要求：總的原則一是盡量簡單，二是正確靠譜。階次一般不高于三階，大批采納擁有純滯后的一階和二階模型，最常用的是帶純滯后的一階形式。5-3建立被控過程數(shù)學(xué)模型的方法有哪些？各有什么要乞降限制性？解答：P1271）方法：機(jī)理法和測(cè)試法。2）機(jī)理法：測(cè)試法：5-4什么是流入量？什么是流出量？它們與控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)有什么差別與聯(lián)系？解答：1）流入量：把被控過程看作一個(gè)獨(dú)立的隔斷體，從外面流入被控過程的物質(zhì)或能量流量稱為流入量。流出量：從被控過程流出的物質(zhì)或能量流量稱為流出量。2）差別與聯(lián)系：控制系統(tǒng)的輸入量：控制變量和擾動(dòng)變量?？刂葡到y(tǒng)的輸出變量：系統(tǒng)的被控參數(shù)。5-5機(jī)理法建模一般適用于什么場合？解答：P128對(duì)被控過程的工作機(jī)理特別熟習(xí)，被控參數(shù)與控制變量的變化都與物質(zhì)和能量的流動(dòng)與變換有親近關(guān)系。5-6什么是自衡特征？擁有自衡特征被控過程的系統(tǒng)框圖有什么特色？解答：1）在擾動(dòng)作用破壞其均衡工況后，被控過程在沒有外面干預(yù)的狀況下自動(dòng)恢復(fù)均衡的特征，稱為自衡特征。2）被控過程輸出對(duì)擾動(dòng)存在負(fù)反響。5-7什么是單容過程和多容過程？解答：1）單容：只有一個(gè)存儲(chǔ)容量。2）多容：有一個(gè)以上存儲(chǔ)容量。5-8什么是過程的滯后特征？滯后又哪幾種？產(chǎn)生的原由是什么？解答：1）滯后特征：過程對(duì)于擾動(dòng)的響應(yīng)在時(shí)間上的滯后。2）容量滯后：多容過程對(duì)于擾動(dòng)的響應(yīng)在時(shí)間上的這類延緩被稱為容量滯后。純滯后：在生產(chǎn)過程中還常常遇到由（物料、能量、信號(hào)）傳輸延緩引起的純滯后。5-9對(duì)圖5-40所示的液位過程，輸入量為Q1，流出量為Q2、Q3，液位h為被控參數(shù)，水箱截面為A，并設(shè)R2、R3為線性液阻。1）列寫液位過程的微分方程組；2）畫出液位過程的框圖；3）求出傳達(dá)函數(shù)H(s)Q1(s)，并寫出放大倍數(shù)K和時(shí)間常數(shù)T的表達(dá)式。解答：Q1Q2Q3Adhdt（1）Q2hR2Q3（2）框圖如圖：

hR3（3）H(s)R2R3Q1(s)AR2R3sR2R35-10以Q1為輸入、h2為輸出列寫圖5-10串通雙容液位過程的微分方程組，并求出傳達(dá)函數(shù)H2(s)Q1(s)。解答：Q1Q2dh1A1dtQ2h1h2R2R21）方程組：Adh2Q2Q3dtQ3h2R32）傳達(dá)函數(shù)：H2(s)R3Q11(s)T1T2s2(T1T2T12)s13式中：T1A1R2,T2A2R3,T12A1R33）過程框圖：5-12何為測(cè)試法建模？它有什么特色？解答：1）是依據(jù)工業(yè)過程輸入、輸出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行某種數(shù)學(xué)辦理后獲取數(shù)學(xué)模型。2）可以在不十分清楚內(nèi)部機(jī)理的狀況下，把被研究的對(duì)象視為一個(gè)黑匣子，完整經(jīng)過外面測(cè)試來描述它的特征。5-13應(yīng)用直接法測(cè)定階躍響應(yīng)曲線時(shí)應(yīng)注意那些問題？解答：P139（1）合理地選擇階躍輸入信號(hào)的幅度（2）試驗(yàn)時(shí)被控過程應(yīng)處于相對(duì)穩(wěn)固的工況（3）要仔細(xì)記錄階躍曲線的初步部分（4）多次測(cè)試，除掉非線性5-14簡述將矩形脈沖響應(yīng)曲線變換為階躍響應(yīng)曲線的方法；矩形脈沖法測(cè)定被控過程的階躍響應(yīng)曲線的長處是什么？解答：P139～P1401）2）5-15實(shí)驗(yàn)測(cè)得某液位過程的階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)以下：ts010204060801001401802503004