１.了解建立過程控制系統數學模型的目的。２.了解常見的實驗辨識方法。３.掌握建立過程控制系統數學模型的基本方法。４.能用解析法建立過程控制系統的數學模型。５.能用實驗辨識法建立過程控制系統的數學模型。學習目標§２—１過程控制系統建模方法一、建模的目的和意義目的：１.設計控制系統的方案２.調試控制系統和確定控制器參數３.制定工業過程操作優化方案４.確定新型控制方案及控制策略５.建立計算機仿真與過程培訓系統６.設計工業過程的故障檢測與診斷系統二、常用建模方法解析法：即依據生產過程中實際發生的變化機理及元件各變量之間所遵循的規律（不管是機械、電氣、液壓、氣動系統，還是經濟學、生物學系統等，例如，電學中有基爾霍夫定律，力學中有牛頓定律，熱力學中有熱力學定律等）來獲得所需的數學模型。實驗法：把被研究的工業過程視為一個黑匣子，完全從外特性上測試和描述它的動態性質，人為地給系統施加某種測試信號（階躍信號、單位脈沖信號、正弦信號等），根據系統或元件的輸出響應，經過數據處理而辨識出系統的數學模型。§２—２解析法建模解析法的一般步驟如下。(１)分析系統和各個元件的工作原理，找出各物理量（變量）之間的關系，確定系統和各元件的輸入、輸出變量。(２)從輸入端開始，按照信號的傳遞順序，根據各變量所遵循的物理（或化學）定律。列寫動態關系式。(３)對已建立的原始方程進行數學處理，忽略次要因素，簡化原始方程，如對原始方程進行線性化等。(４)消除中間變量，寫出關于輸出、輸入變量之間關系的數學表達式。例２—２—１建立如圖２—２—１所示的位置伺服閉環控制系統的數學模型，圖中θｒ為輸入，θｃ為輸出。例２—２—２假設水箱的橫截面積不變，表示為Ａ。該過程中，水箱中的液位高度ｈ為被控變量，也是過程的輸出量；流入水箱的液體體積流量ｑ１為過程的輸入量，ｑ１的大小通過改變閥門１的開度來調節；流出水箱的液體體積流量ｑ２為過程的中間量，也是過程的干擾，ｑ２的大小可以根據用戶的需求，通過閥門２的開度來調節。要求:確定過程輸出ｈ與輸入ｑ１之間的數學關系。§２—３實驗法建模實驗法（系統辨識法）是根據系統的輸入、輸出數據，在規定的一類系統模型中確定一個系統模型，使之與被測系統等價，系統辨識包括模型結構辨識和參數的估計。3個步驟：１.確定輸入變量與輸出變量信號２.進行測試３.對數據進行回歸分析或神經網絡建模§２—４混合法建模混合法建模是利用已知的運動機理和經驗確定系統的結構和參數，適用于系統的運動機理不是完全未知的情況。結合方法主要有以下３種:(１)主體上仍按照機理方程建模，但對其中的部分參數通過實測得到。(２)通過機理分析，把自變量適當組合，得出數學模型的函數形式。(３)由機理出發，通過計算或仿真，得到大量的輸入、輸出數據，再用回歸方法得出簡化模型。實驗１單容自衡水箱液位特性的測試１.掌握單容水箱的階躍響應測試方法，并記錄相應液位的響應曲線。２.能根據實驗得到的液位階躍響應曲線，用相應的方法確定被測對象的特征參數Ｋ、Ｔ和傳遞函數。３.掌握同一控制系統采用不同控制方案的實現過程。實驗目的實驗原理實驗２雙容（串聯）

水箱液位特性的測試１.掌握雙容（串聯）水箱特性的階躍響應曲線測試方法。２.根據由實驗測得的雙容液位的階躍響應曲線，確定其特征參數Ｋ、Ｔ１、Ｔ２及傳遞函數。３.掌握同一控制系統采用不同控制方案的實現過程。實驗目的實驗原理實驗３雙容（并聯）水箱液位特性的測試（選做）１.掌握雙容（并聯）水箱特性的階躍響應曲線測試方法。２.