过程控制系统课程设计题目和要求自动化.docx

1、过程控制系统课程设计题目和要求自动化本次课程设计采用MAT L A B仿真完成。设计题目分为二个部分.答疑时间: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；答辩时间: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1:305： 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：

2、按照长学号（如3 109 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） 錮（5） 第一个波峰值（6） 第二个波峰值（7） 衰减比（8） 衰减率（9） 振荡频率（10） 全部P、I、D的参数（11） PID的模型（12） 设计思路0、精餾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/min00.204060o 81012被控量2 00.1201.1204.0227 02 5 lo 02 80.0302 o 5时间/

3、 mi n141 c 6182.02.22.4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

4、/min303540455055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、加热炉岀口温度控制系统，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：t/min024681

5、012orc27 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,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

6、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，整宦运行参数.3、锅炉进水流量的矩形脉冲响应实验结果为：t/ mi n0102 04 0608010012014 01601 80y000.2061.2lo 61.8201 .917lo 6t /min2002202402 602 803 003 203403 60380400y108070o 70.606040 o 20 o 201501 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定的辨识方法建立对象的数

7、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。416.518.419219.619 “820试根据实验数据设计一个超调SJZ25%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彖的

8、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：t/s010204060801001 101 80250300350h/m00oa 525913 o52229.53639395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、控制规律选择等）:（3） 根据设计方案选择

9、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 450c06500900.1350. 1750o2330. 28503 30t/s1501 651801952 1 02252 40255270285y0-3790o 430o4850.5400c 5950 .6500o 710078008300 c 855t /s3003 1 53303 4536 03 75y0 o 95 10 .98009980c99910OO000试根据实验数据设汁一个超调SJa.2

10、5%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：t/s0102 030405060708 09010 0y00 o 82o 845545.96. 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辨识方法建立对象的数学模型：（2） 根据辨识结果设计

11、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 = 15SDC作用下，其输出响应数据如下：t/s012345678y4. 04c 04. 24. 54 o 851545. 75o 8t/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

12、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. 6511. 5161.81 .91.951 o981.992a 02a 02.0试根据实验数据设计一个超调MJz25%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） 根据设计方案选择相应的控制仪表；（4） 对设计的控制系统进行仿頁，整左运行参数。第二部分：要求:

13、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：(1)超调量（2）峰值时间(3)过渡过程时间（4）(5)第一个波峰值（6）第二个波峰值(7)衰减比(8)衰减率（9）振荡频率do)全部P、1、D的参数(11)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：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，包括调节阀的选择、控制器参数整左，给岀相应的闭 环系统原理图；（2） 进行仿真实验，分别给岀系统的跟踪性能和抗

14、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.升降膜式蒸发器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） = o试设计前馈一反馈控制系统，具体要求如下：105 4-1（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） 进行仿貞实验，给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

15、： 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、Sm i 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） = -iC,辨识出的数学模型为G”（s） = _f,试p 305 + 1 30$ +1设计大时延控制系统，具体要求如下：（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、Sm i th预估、增益自适应预估;给岀相应的闭环控制系统原

16、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、控制器参数整宦。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 5%）=厂产，（）=厂严85 + 1 3s + l主、副测量变送环节的传递函数分别为：试分别采用串级控制设汁温度控制系统，具体要求如下：（1） 进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整泄,给岀相应的闭环系统 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）；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

17、对象的 传递函数分别为：7 IG（”（5）= 严、，GiP（5）= 1 85 + 1 02 （105 + 1）（205 + 1）试分別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，分别给岀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

18、和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：（1） 分別进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整左，给岀相应的闭环 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。7、 冷凝器的控制通道特性为矶（$） = _2竺严，扰动通道特性为州心）=竺-严。试设计55$+ 1 415 + 1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-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

19、定, 给出相应的闭环系统原理图：（4） 进行仿貞实验，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，给岀相应的闭环 系统原理图；（2） 进行仿貞实验，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55 + 1 415 + 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，给岀系统的跟踪性能和抗干扰性能：