第1章 引论
对系统行为特性的研究已经形成一门现代科学。在生产过程领域,人们已越来越重视对过程行为的研究。特别是自动控制工程方面,对过程行为特性的了解是控制系统设计、分析、整定和综合所不可缺少的前提条件。而且,过程控制系统性能的优劣也在很大程度上取决于对过程行为特性的掌握程度。除此之外,从生产部门本身出发,为了更好地了解生产过程以及生产设备的设计是否合理、运行是否正常等方面都提出了对过程行为特性进行详细研究的必要性。从而促进了过程建模与辨识这门学科的发展。
下面首先概述一下研究过程动态特性所涉及的一些基本概念和方法。
1.1 基本概念和方法
1.1.1 动态系统和静态系统
一个系统,如果它的状态从一个状态到另一个状态的变化不能瞬时地完成,而是需要一个过渡过程,则这样的系统称为动态系统。反之,则称为静态系统。严格地说,任何实际的系统都是动态系统,因为任何一个实际系统的状态变化都包含物质或(和)能量的传递或转换。这种物质或(和)能量的传递或转换不可能瞬时地完成,而总存在一个过渡历程。然而,如果过渡历程的持续时间相对较短,而过渡历程的性质对系统行为没有重大影响,则有时可忽略动态性质,将一个动态系统当作静态系统处理。
1.1.2 动态特性和稳态特性
研究任何系统的行为特性,必须考察系统的运动或状态变化。系统的状态处于过渡历程的变化之中的,称为动态。这时,状态随时间的变化特性,称为系统的动态特性。若系统的状态脱离了过渡历程而达到某种平衡态,则称系统处于稳态。这时候所表现出的特性,称为稳态特性。注意:对于一个静态系统,没有动态特性可言。它的特性、静态特性、稳态特性指的是一回事。
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