過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目和要求自動(dòng)化

1、本次課程設(shè)計(jì)采用MAT L A B仿真完成。設(shè)計(jì)題目分為二個(gè)部分.答疑時(shí)間:15周周四（12月13日）下午2： 00-4： 3 0；地點(diǎn)：工學(xué)二號(hào)館5 0 1；有問題可以發(fā)郵件或者打電話。課程設(shè)計(jì)報(bào)告:按照設(shè)計(jì)題目的要求完成報(bào)告；答辯時(shí)間:自動(dòng)化09 0 1： 16周周五上午8： 3 0 12： 0 0 ,地點(diǎn)：工學(xué)二號(hào)館513; 自動(dòng)化0 9 02:16周周五下午1:305： 00,地點(diǎn):工學(xué)二號(hào)館513；答辯要求：（1）長(zhǎng)學(xué)號(hào)（如3109 0 01440）末位數(shù)相同的若干位同學(xué)一起答辯；（2）要求演示仿真程序；（3）答辯時(shí)交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第一部分：要求：按照長(zhǎng)學(xué)號(hào)（如3 109 0 0 1

2、 440）的末位數(shù)選做下列題目o采用MATLAB仿真：所有仿真，都需要做出以下結(jié)果：（1）超調(diào)量（2）峰值時(shí)間（3）過渡過程時(shí)間（4）錮（5）第一個(gè)波峰值（6）第二個(gè)波峰值（7）衰減比（8）衰減率（9）振蕩頻率（10）全部P、I、D的參數(shù)（11）PID的模型（12）設(shè)計(jì)思路0、精餾塔塔內(nèi)溫度的階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如下表所示，控制量階躍變化山（=50。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量巧<25%的無差控制系統(tǒng)。時(shí)間/min00.204060o 81012被控量2 00.1201.1204.0227 02 5 lo 02 80.0302 o 5時(shí)間/ mi n141 c 6182.02.22.4被控量

3、3 18. 0329.533 6 o 03 39 0340.5341 o 0具體要求如下：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一定的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）：（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表：（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù).1、鍋爐汽包液位的階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如下表所示，控制量階躍變化試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量J < 25%的無差控制系統(tǒng).時(shí)間/ mi n0510152025被控量0o 6500 6 510.6520 .6680. 7350c 8 1 7時(shí)間/min303540455055被控量0o88 1

4、0o 9791. 0 75lo 1511 2131. 2 39時(shí)間/min606570758085被控量lo 2621 3111.3291 .33 81.3 5 01.35 1具體要求如下：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一定的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù).2、加熱爐岀口溫度控制系統(tǒng)，測(cè)取溫度對(duì)象的過程為:當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)泄時(shí)，在溫度調(diào)節(jié)閥上做 3%變化，輸出溫度記錄如下：t/min024681 012orc27 0 .02 70. 02 6 7.0264

5、- 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試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)汁一個(gè)超調(diào)量,5 25%的無差控制系統(tǒng)。具體要求如下:（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一泄的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）:（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整宦運(yùn)行

6、參數(shù).3、鍋爐進(jìn)水流量的矩形脈沖響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：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,矩形脈沖幅值“為階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的10%，脈沖寬度4 = 20min。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量劃 25%的無差控制系統(tǒng)。具體要求如下：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一定的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)

7、律選擇等）；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表：（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù)。4、某液位對(duì)象，在階躍擾動(dòng)量Ah = 20%時(shí)，英階躍響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)SJZ»<25%的無差控制系統(tǒng)。具體要求如下:（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一泄的辨識(shí)方法建立對(duì)彖的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)

8、原理圖、控制規(guī)律選擇等）;（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表：（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù)。5、某液位系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)量加=20%時(shí),其階躍響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：t/s010204060801001 101 80250300350h/m00oa 525913 o52229.53639395試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量耳S25%的無差控制系統(tǒng)*具體要求如下：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一泄的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）:（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù).6、精懈塔

9、塔內(nèi)壓力的單位階躍響應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)汁一個(gè)超調(diào)SJa.<25%的無差控制系統(tǒng)具體要求如下:（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一沱的辨識(shí)方

10、法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）:（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表：（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整泄運(yùn)行參數(shù)。7、某液位系統(tǒng)，在控制閥開度增加10%后，液位的響應(yīng)數(shù)拯如下：t/s0102 030405060708 09010 0y00 o 82o 845545.96. 16.26。36 o 36c 3試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)MJz,<25%的無差控制系統(tǒng)。具體要求如下:（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一泄的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符介要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）:（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方

11、案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整定運(yùn)行參數(shù)。8、加熱器出口溫度在階躍擾動(dòng)M = 15SDC作用下，其輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)如下：t/s012345678y4. 04c 04. 24. 54 o 851545. 75o 8t/s91011 00y5o 855.96 o 0 6.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量耳5 25%的無差控制系統(tǒng)具體要求如下：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一定的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）:（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整泄運(yùn)行參數(shù)。9、某溫度過程在階躍擾動(dòng)

12、、q = Hh作用下，英溫度變化的數(shù)據(jù)如下：t/s01020304050607080901001502 0001X00.160. 6511. 5161.81 .91.951 o981.992a 02a 02.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)MJz»<25%的無差控制系統(tǒng)。具體要求如下:（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一泄的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿頁(yè)，整左運(yùn)行參數(shù)。第二部分：要求:按照長(zhǎng)學(xué)號(hào)（如310 9 001440）的末位數(shù)選做下列題目。采用MA

13、TLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下結(jié)果：(1)超調(diào)量（2）峰值時(shí)間(3)過渡過程時(shí)間（4）(5)第一個(gè)波峰值（6）第二個(gè)波峰值(7)衰減比(8)衰減率（9）振蕩頻率do)全部P、1、D的參數(shù)(11)PID的模型(12)設(shè)計(jì)思路0、某隧道窯爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變量，燒成溫度作為主變呈，主、副對(duì)象的傳遞 函數(shù)分別為：%(s) =8 ?6s +110(5 4-2)(25 + 1)試分別采用單回路控制和串級(jí)控制設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）分別進(jìn)行控制方案設(shè)汁，包括調(diào)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整左，給岀相應(yīng)的閉 環(huán)系統(tǒng)原理圖；（2）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別給岀系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能（包

14、括一次擾動(dòng)和二次擾動(dòng)）；（3）說明不同控制方案對(duì)系統(tǒng)的影響。1. 升降膜式蒸發(fā)器的控制通道特性為鳳心）=嚴(yán),擾動(dòng)通道特性為 （4.055 + 1）（5 4-1）Wf（s） =o試設(shè)計(jì)前饋一反饋控制系統(tǒng)，具體要求如下：105 4-1（1）仿真分析不同形式前饋控制器對(duì)系統(tǒng)性能的影響；（2）仿真分析不同結(jié)構(gòu)形式的前饋一反饋控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響；（3）選擇一種較為理想的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì),包括調(diào)iT閥的選擇、控制器參數(shù)整左， 給出相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)原理圖：（4）進(jìn)行仿貞實(shí)驗(yàn)，給出系統(tǒng)的跟蹤性能和抗擾性能：2、某加熱爐的數(shù)學(xué)模型為G（$） = I如，試設(shè)計(jì)大時(shí)延控制系統(tǒng)，具體要求如下： 320$ +1（1

15、）仿真分析以下控制方案對(duì)系統(tǒng)性能的影響：PID、微分先行、中間微分、Sm i t h預(yù)估、增益自適應(yīng)預(yù)估：給出相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖：（2）在不同控制方式下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，比較系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能：（3）選擇一種較為理想的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括調(diào)右閥的選擇、控制器參數(shù)整左。3、干燥器的實(shí)際數(shù)學(xué)模型為q（s） = -iC"',辨識(shí)出的數(shù)學(xué)模型為G”（s） = _f,試p305 + 1»30$ +1設(shè)計(jì)大時(shí)延控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）仿真分析以下控制方案對(duì)系統(tǒng)性能的影響：PID、微分先行、中間微分、Sm i th預(yù)估、增益自適應(yīng)預(yù)估;給岀相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)原理

16、圖；（2）在不同控制方式下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，比較系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能：（3）選擇一種較為理想的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括調(diào)右閥的選擇、控制器參數(shù)整宦。4、化學(xué)反應(yīng)釜串級(jí)控制系統(tǒng)，主、副對(duì)彖的傳遞函數(shù)分別為：75%"）=廠產(chǎn)，（£）=廠嚴(yán)85 + 13s + l主、副測(cè)量變送環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為：25 + 1155$ + 1主、副擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)分別為:2.545 4-1試分別采用串級(jí)控制設(shè)汁溫度控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整泄,給岀相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng) 原理圖；（2）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別給出系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能（包括一次擾動(dòng)和二

17、次 擾動(dòng)）；5、管式加熱爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變疑，燒成溫度作為主變量，主、副對(duì)象的 傳遞函數(shù)分別為：7IG（”（5）=嚴(yán)、，GiP（5）=185 + 102（105 + 1）（205 + 1）試分別采用單回路控制和串級(jí)控制設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）分別進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整左，給出相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)原理圖：（2）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別給岀系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能（包括一次擾動(dòng)和二次擾 動(dòng)）：（3）說明不同控制方案對(duì)系統(tǒng)的影響。6、液氨蒸發(fā)器主、副對(duì)象的傳遞函數(shù)分別為：（5）=, Gq、（s） = ! e-0、（205 + 1）（305 + 1）-0.2

18、5 + 1主、副擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)分別為：試分別采用單回路控制和串級(jí)控制設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）分別進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整左，給岀相應(yīng)的閉環(huán) 系統(tǒng)原理圖：（2）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別給出系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能（包括一次擾動(dòng)和二次 擾動(dòng)）；（3）說明不同控制方案對(duì)系統(tǒng)的影響。7、冷凝器的控制通道特性為磯（$） = _2竺嚴(yán)，擾動(dòng)通道特性為州心）=竺-嚴(yán)。試設(shè)計(jì)55$+ 1415 + 1前饋一反饋控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）仿真分析不同形式前饋控制器對(duì)系統(tǒng)性能的影響；（2）仿真分析不同結(jié)構(gòu)形式的前饋-反饋控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響；（3）選擇一種較為理想的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整定, 給出相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)原理圖：（4）進(jìn)行仿貞實(shí)驗(yàn)，給出系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能；8、工業(yè)鍋爐主、副對(duì)象的傳遞函數(shù)分別為：G°lS）= （35 + 1）（305 + 1），°02（5）= （$ + l）"10s + l）主、副擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)分別為：5G/i（s） = »G,2（s） = 】5 + 2試分別采用單回路控制和串級(jí)控制設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，具體要求如下：（1）分別進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)，