自動控製係統是(shì)由(yóu)被(bèi)控對象(xiàng)，測量(liáng)變送(sòng)裝置(zhì)，控(kòng)製器和(hé)執行(háng)器組成(chéng)。係(xì)統的控製(zhì)質量與組(zǔ)成係(xì)統的每(měi)一個環節(jié)的(dí)特(tè)性都(dū)有密(mì)切(qiē)的(dí)關(guān)係(xì)，特(tè)別(bié)是(shì)被(bèi)控對(duì)象的(dí)特性對控製質量的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)很大。本章著重研究被控對(duì)象的特性(xìng)，而(ér)所(suǒ)采用的(dí)研(yán)究(jiū)方法(fǎ)對研(yán)究其(qí)他環節(jié)的特性(xìng)也是同樣(yàng)適(shì)用的。

在(zài)化工(gōng)自動(dòng)化中，常見的(dí)對象有各(gè)類(lèi)換熱(rè)器，精(jīng)餾塔，流(liú)體輸送(sòng)設備和化(huà)學反應(yīng)器等。此(cǐ)外(wài)，在一(yī)些輔助(zhù)係統中，氣(qì)源，熱源及動(dòng)力(lì)設備(如(rú)空壓機(jī)，輔(fǔ)助(zhù)鍋爐(lú)，電(diàn)動機(jī)等)也可能是(shì)需要控製的(dí)對象。本章著重研究連續生產(chǎn)過(guò)程中各(gè)種對象的(dí)特(tè)性(xìng)，因此(cǐ)有(yǒu)時(shí)也稱研究過程(chéng)的特性。

各種(zhǒng)對象千(qiān)差萬別，有(yǒu)的操作很穩定(dìng)，操作很容易(yì)，有(yǒu)的(dí)對象(xiàng)則不然(rán)，隻要稍不小(xiǎo)心就(jiù)會超越正常(cháng)工(gōng)藝(yì)條件，甚至(zhì)造成(chéng)事(shì)故。有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，他們(mén)往往(wǎng)很熟悉這些對象，隻有(yǒu)充分了(liǎo)解和熟悉這些(xiē)對(duì)象，才能使(shǐ)生產操作(zuò)得心(xīn)應(yīng)手(shǒu)，獲得(dé)高(gāo)產，優質(zhì)，低(dī)消(xiāo)耗(hào)。同(tóng)樣，在(zài)自動(dòng)控製係統(tǒng)中(zhōng)，當采(cǎi)用一些(xiē)自動(dòng)化(huà)裝置，如紹興中(zhōng)儀的彩屏無紙記(jì)錄儀(yí)，數(shù)顯控製調(tiáo)節儀來(lái)模擬人工操(cāo)作時，首先也必須(xū)深(shēn)入了(liǎo)解(jiě)對象的(dí)特性(xìng)，了解它的內在規(guī)律，才能根(gēn)據工藝(yì)對(duì)控(kòng)製(zhì)質量的(dí)要求，設計(jì)合理(lǐ)的(dí)控製(zhì)係(xì)統(tǒng)，選(xuǎn)擇(zé)合(hé)適(shì)的被控變(biàn)量和操縱變量(liáng)，選用合(hé)適(shì)的測量元(yuán)件及控製器。在控製係(xì)統投入(rù)運行時(shí)，也要根(gēn)據(jù)對象特(tè)性選(xuǎn)擇(zé)合適的控(kòng)製(zhì)器(qì)參(cān)數(也(yě)稱控製器參(cān)數(shù)的(dí)工程整定(dìng))，使係統(tǒng)正常(cháng)地(dì)運行。特(tè)別是(shì)一些(xiē)比較(jiào)復(fù)雜(zá)的(dí)控(kòng)製(zhì)方案設計，例如前饋控製，計算機(jī)***優控製等(děng)更(gēng)離(lí)不開(kāi)對象(xiàng)特(tè)性的研究

所(suǒ)謂研(yán)究對象(xiàng)的特(tè)性，就(jiù)是(shì)用數學的方法(fǎ)來描述(shù)出(chū)對象輸入(rù)量(liáng)與輸出(chū)量之間(jiān)的(dí)關係。這種對(duì)象(xiàng)特(tè)性的(dí)數學描(miáo)述(shù)就(jiù)稱為對象(xiàng)的數學模型。在建立(lì)對象(xiàng)數(shù)學(xué)模型(建模)時(shí)，一(yī)般(bān)將被控變(biàn)量(liáng)看作對象(xiàng)的輸出量，也叫(jiào)輸(shū)出變(biàn)量，而將幹(gān)擾作用(yòng)和(hé)控(kòng)製(zhì)作用(yòng)看作對象的(dí)輸入量，也叫輸入變量，通常(cháng)由溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感器，壓力變送(sòng)器(qì)等采(cǎi)集。幹(gān)擾(rǎo)作用(yòng)和控(kòng)製作用都(dū)是(shì)引(yǐn)起(qǐ)被控(kòng)變量變化的(dí)因素(sù)。由對(duì)象的(dí)輸入變(biàn)量至輸(shū)出變量(liáng)的(dí)信(xìn)號聯(lián)係稱(chēng)之(zhī)為通道。控製(zhì)作用至被(bèi)控(kòng)變(biàn)量的信(xìn)號(hào)聯係稱(chēng)控製通(tōng)道(dào)，幹擾作(zuò)用至被控(kòng)變量的信號聯係(xì)稱(chēng)幹擾(rǎo)通道(dào)。在研(yán)究(jiū)對(duì)象特性時(shí)，應預先(xiān)指(zhǐ)明對象(xiàng)的輸入(rù)量是(shì)什麼(mó)，輸出量(liáng)是什(shí)麼，因為對(duì)於(yú)同一(yī)個對(duì)象，不同(tóng)通(tōng)道的(dí)特(tè)性(xìng)可(kě)能是不同(tóng)的。

在控製係統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中(zhōng)，對象的數(shù)學(xué)模型(xíng)是十分重要的(dí)基礎(chǔ)資(zī)料。對象的(dí)數(shù)學(xué)模(mó)型可分(fēn)為靜態數學(xué)模(mó)型(xíng)和動態數(shù)學模型。靜態(tài)數學模(mó)型描述的是(shì)對象在靜態時(shí)的輸入(rù)量與輸出量之間(jiān)的關(guān)係(xì)；動態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入(rù)量改變以(yǐ)後輸出量的變化(huà)情況(kuàng)。靜態(tài)與動態是事物特性的(dí)兩(liǎng)個側麵，可以這樣(yàng)說，動(dòng)態(tài)數(shù)學模型(xíng)是在靜態數學(xué)模(mó)型(xíng)基(jī)礎上的(dí)發(fā)展(zhǎn)，靜態(tài)數學模(mó)型是對象(xiàng)在達到平衡狀(zhuàng)態(tài)時的動態(tài)數(shù)學(xué)模型的一(yī)個特(tè)例(lì)。

必(bì)須指出，這(zhè)裏所(suǒ)要研究(jiū)的(dí)主要是(shì)用(yòng)於(yú)控(kòng)製(zhì)的數學模型(xíng)，它與(yǔ)用(yòng)於工藝設(shè)計(jì)與分析的(dí)數(shù)學(xué)模型是不完(wán)全相同(tóng)的。盡(jìn)管(guǎn)在(zài)建(jiàn)立數學模(mó)型時，用(yòng)於控製(zhì)的和(hé)用(yòng)於工藝設計(jì)的(dí)可能都是基於同樣的(dí)物(wù)理(lǐ)和化學(xué)規律(lǜ)，它(tā)們的原(yuán)始(shǐ)方程可(kě)能都是(shì)相同的，但兩(liǎng)者還是有(yǒu)差別的

用於控(kòng)製(zhì)的數學模型一(yī)般是在(zài)工藝(yì)流程(chéng)和(hé)設備尺寸等都(dū)已確定的情(qíng)況(kuàng)下，研(yán)究(jiū)的是對象(xiàng)的(dí)輸入(rù)變量是如(rú)何(hé)影響輸(shū)出(chū)變量的(dí)，即(jí)對象的某些工藝變量(如溫(wēn)度(dù)，壓力，流量等)變化以後(hòu)是如(rú)何(hé)影響(xiǎng)另(lìng)一(yī)些(xiē)工藝變(biàn)量的(一(yī)般(bān)是指(zhǐ)被(bèi)控(kòng)變量(liáng))，研(yán)究(jiū)的(dí)目的是為了(liǎo)使(shǐ)所設計的控製(zhì)係統(tǒng)達到更(gēng)好的控(kòng)製(zhì)效(xiào)果(guǒ)。用(yòng)於工(gōng)藝(yì)設計的(dí)數學模(mó)型(一般是靜(jìng)態的) 是在(zài)產(chǎn)品規格和(hé)產量已經(jīng)確(què)定的情況下，通過模型的(dí)計算(suàn)，來確定(dìng)設(shè)備的結構，尺寸，工藝(yì)流(liú)程和某些(xiē)工(gōng)藝(yì)條件(jiàn)，以期達(dá)到(dào)***好的經(jīng)濟(jì)效(xiào)益(yì)。

數學模型(xíng)的表(biǎo)達(dá)形式(shì)主要(yào)有兩大(dà)類:一類(lèi)是(shì)非參量(liáng)形(xíng)式(shì)，稱(chēng)為非(fēi)參(cān)量模(mó)型，另一(yī)類是(shì)參(cān)量形式，稱為參量模(mó)型。

摘(zhāi)自《化工(gōng)儀(yí)表(biǎo)及自動化》