过程控制系统课程设计题目和要求自动化

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1、本次课程设计采用MAT L A B仿真完成。设计题目分为二个部分.答疑日间：15周周四(12月13日)下午2: 00-4 : 3 0 ;地点：工学二号馆5 0 1 ;有问题可以发邮件或者打电话。课程设计报告：按照设计题目的要求完成报告；答辩日间：自动化09 0 1 ： 16周周五上午8: 3 0 12: 0 0，地点：工学二号馆513;自动化0 9 02:16周 周五下午1:30 5: 00,地点:工学二号馆513;答辩要求:(1)长学号(如3109 0 01440 )末位数相同的若干位同学一起答辩；(2)要求演示仿真程序；(3)答辩时交课程设计报告。第一部分：要求：按照长学号(如 3 109

2、 0 0 1 440 )的末位数选做下列题目o采用MATLAB仿真：所有仿真，都需要做出以下结果：(1 ) 超调量(2) 峰值时间(3) 过渡过程时间(4)金同第一个波峰值第二个波峰值(7) 衰减比 衰减率振荡频率(10) 全部P、I、D的参数(11 ) PID的模型(12) 设计思路0、精解塔塔内温度的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化山(=50。试根据实验数据设计一个超调量巧25%的无差控制系统。时间/min00.20? 40? 60o 81? 01? 2被控量2 00.1201.1204.0227 ? 02 5 lo 02 80.0302 o 5时间/ mi n1? 41 c 6

3、1? 82.02.22.4被控量3 18. 0329.533 6 o 03 39 ? 0340.5341 o 0具体要求如下：(1 ) 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型：(2) 根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等)：(3) 根据设计方案选择相应的控制仪表：(4) 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数 .1、锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化试根据实验数据设计一个超调量J 25%的无差控制系统时间/ mi-n0510152025被控量0o 6500? 6 510.6520 .6680. 7350c 8 1 7时间/min30

4、3540455055被控量0o 88 10o 9791.0 75lo 1511? 2131.2 39时间/min606570758085被控量lo 2621? 3111.3291 .33 81.3 5 01.35 1具体要求如下：（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表；（4） 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数 .2、加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳泄时，在温度调节阀上做 3%变化，输出温度记录如下:/min024681 012orc

5、27 0 .02 70. 02 6 7.0264- 7262.7261.02 59.5t /mi n1416182 0222426ere25 8 o 425 7 .8257 o 02 5 6o 525 6 o 0255o 7255.4t / min28303234363840ere25 5 ? 225 5 o 1255. 0255.0255.02 55 ? 0255o 0试根据实验数据设汁一个超调量二,5 25%的无差控制系统。具体要求如下：（1） 根据实验数据选择一泄的辨识方法建立对象的数学模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）（3） 根据设计方案

6、选择相应的控制仪表；（4） 对设计的控制系统进行仿真，整宦运行参数 .3、锅炉进水流量的矩形脉冲响应实验结果为:/ mi n0102 04 0608010012014 01601 80y000.20? 61.2lo 61.82? 01 .91? 7lo 6,/min2002202402 602 803 003 203403 60380400y10? 80? 70o 70.60? 60? 40 o 20 o 20? 150?1 5其中,矩形脉冲幅值 “为阶跃响应稳态值的10%,脉冲宽度4 = 20min试根据实验数据设计一个超调量划 25%的无差控制系统。具体要求如下：（1） 根据实验数据选择一

7、定的辨识方法建立对象的数学模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表：（4） 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。4、某液位对象，在阶跃扰动量 AH = 20%时，英阶跃响应的实验数据如下:t/s010204060801001 40h/m000o 20 .82o 03 0 65o 48c 8t /s18 02 503 004005006 00700800h /m11 .824。416.518.419? 219.619 820试根据实验数据设计一个超调 SJz?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1） 根据实验

8、数据选择一泄的辨识方法建立对彖的数学模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表：（4） 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。5、某液位系统，在阶跃扰动量加=20%时，其阶跃响应的实验数据如下：/s010204060801001 101 80250300350h/m00Oa 525913 o52229.5363939?5试根据实验数据设计一个超调量耳 S25%的无差控制系统*具体要求如下：（1） 根据实验数据选择一泄的辨识方法建立对象的数学模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选

9、择等）（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表；（4） 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数.6、精懈塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下：t/s01 530456075901051201 35y00.0 20.0 450c0650? 0900.1350. 1750O2330. 28503 30/s1501 651801952 1 02252 40255270285y0-3790o 430o4850.5400c 5950 .6500o 7100? 7800? 8300 c 855t /s3003 1 53303 4536 03 75y0 o 95 10 .9800? 9980c9991?

10、0OO000试根据实验数据设汁一个超调SJA.25%的无差控制系统？具体要求如下（1 ）根据实验数据选择一沱的辨识方法建立对象的数学模型：（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表：（4） 对设计的控制系统进行仿真，整泄运行参数。7、某液位系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数拯如下：/s0102 030405060708 09010 0y00 o 82o 84? 55? 45.96. 16.26。36 o 36c 3试根据实验数据设计一个超调MJz,25%的无差控制系统。具体要求如下（1 ） 根据实验数据选择一泄的

11、辨识方法建立对象的数学模型：（2） 根据辨识结果设计符介要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）（ 3 ）根据设计方案选择相应的控制仪表；（ 4 ）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。8、加热器出口温度在阶跃扰动M = 1 ?5SDC作用下，其输出响应数据如下:/s012345678y4. 04c 04. 24. 54 o 85? 15 J 45. 75o 8/s91011? ? ?00y5o 855.96 o 0? ? ?6.0试根据实验数据设计一个超调量耳5 25%的无差控制系统？具体要求如下:(1) 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；(2) 根据辨识结果设计符

12、合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等)(3) 根据设计方案选择相应的控制仪表；(4) 对设计的控制系统进行仿真，整泄运行参数。9、某温度过程在阶跃扰动、q = Hh作用下，英温度变化的数据如下:t/s01020304050607080901001502 0001X00.160. 611.51?1.81 .91.91 o1.992a 02a 02.056598试根据实验数据设计一个超调MJz?25%的无差控制系统。具体要求如下(1) 根据实验数据选择一泄的辨识方法建立对象的数学模型：(2) 根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等)；(3) 根据设计方案选择

13、相应的控制仪表；(4) 对设计的控制系统进行仿K?,整左运行参数。第二部分：要求:按照长学号(如310 9 001440 )的末位数选做下列题目。采用MATLAB仿真：所有仿真，都需要做出以下结果： 超调量(2)峰值时间 过渡过程时间(4) 第一个波峰值第二个波峰值 衰减比 衰减率振荡频率do) 全部P、1、D的参数色)PID的模型(12) 设计思路0、某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度作为主变呈，主、副对象的传递函数分别为：8 ?10%(s)=6s +1(5 4-2)(25 + 1)试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：（1） 分别进行控制方案设汁，

14、包括调节阀的选择、控制器参数整左，给出相应的闭 环系统原理图；（2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次扰动)；(3) 说明不同控制方案对系统的影响。1.升降膜式莓|舐的控制通道特性为凤心)=严扰动通道特性为(4.055 + 1 ) (5 4-1 )Wf (s)=105 4-1o试设计前馈一反馈控制系统，具体要求如下:(1) 仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响；(2) 仿真分析不同结构形式的前馈一反馈控制系统对系统性能的影响；(3) 选择一种较为理想的制方案进行设计，包括调iT阀的选择、控制器参数整左，给出相应的闭环系统原理图：(4) 进行仿?实验，给

15、出系统的跟踪性能和抗扰性能：2、某加热炉的数学模型为 G ($) = - I-如，试设计大时延控制系统，具体要求如下：320$ +1(1) 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响：PID、微分先行、中间微分、Smi t h预估、增益自适应预估：给出相应的闭环控制系统原理图：(2) 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能：(3) 选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调右阀的选择、控制器参数整左。3、干燥器的实际数学模型为q (s) = -i C,辨识出的数学模型为G”(s) = f,试30$ +1p 305 + 1?设计大时延控制系统，具体要求如下:(1)(2)(3)仿真

16、分析以下控制方案对系统性能的影响：PID、微分先行、中间微分、Smi th增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图；在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能：选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调右阀的选择、控制器参数整宦。预估、(4)化学反应釜串级控制系统，主、副对彖的传递函数分别为:7%)=厂产， ()85 + 1二厂严3s + l主、副测量变送环节的传递函数分别为:G . ( 5)=25 + 1主、副扰动通道的传递函数分别为2.51? 545 4-1试分别采用串级控制设汁温度控制系统,5$ + 1具体要求如下：(1)(2)进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控

17、制器参数整泄，给出相应的闭环系统图；进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能(包括一次扰动和二次 动)；原理传递5、管式加热炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变疑，烧成温度作为主变量，主、副对象的 函数分别为：G (5)=严、，GiP (5)=185 + 102(105 + 1 ) (205 + 1 )试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：(1)分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整左，给出相应的闭环系统原理图：（2）进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次扰动）：（ 3 ） 说明不同控制方案对系统的影响。6 、 液氨蒸发器

18、主、副对象的传递函数分别为：（ 5 ） = , GQ 、（ s） = ! e -0 、（ 205 + 1 ）（ 305 + 1 ）-0.25 + 1主、副扰动通道的传递函数分别为：试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下： 1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整左，给出相应的闭环系统原理图： 2） 2）进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次扰动）；（ 3 ）说明不同控制方案对系统的影响。7、 冷凝器的控制通道特性为矶（ $） = _2竺严，扰动通道特性为州心） = 竺-严。试设计55$+ 1415 + 1前馈一反馈控制系统，

19、具体要求如下：（ 1 ）仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响；（ 2 ）仿真分析不同结构形式的前馈-反馈控制系统对系统性能的影响； 3） 3） 选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定, 给出相应的闭环系统原理图： 4） 进行仿!?实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能；8 、 工业锅炉主、副对象的传递函数分别为：GlS） =（35 + 1 ）（ 305 + 1 ），02 （5） = （$ + l ） 10s + l ）主、副扰动通道的传递函数分别为：5G/i （ s） = ?G,2 （ S） = 】5 + 2试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体

20、要求如下：（1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整立，给出相应的闭环系统原理图；（2） 进行仿?实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次扰 动）：（ 3 ） 说明不同控制方案对系统的影响。9、 蒸发器的控制通道特性为比“ ） =-2 竺严，扰动通道特性为比“） = 竺_严=试设计55A + i415 + 1前馈 -反馈控制系统，具体要求如下：（ 1 ）仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响；（ 2 ）仿真分析不同结构形式的前馈一反馈控制系统对系统性能的影响；3） 选择一种较为理想的控制方案进行设计,包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图；4） ）进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能：