2012-2013過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目和要求-自動(dòng)化

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本次課程設(shè)計(jì)采用MATLAB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2：00-4：30；地點(diǎn)：工學(xué)二號(hào)館501； 有問(wèn)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0901：16周周五上午8：30-12：00，地點(diǎn)：工學(xué)二號(hào)館513； 自動(dòng)化0902：16周周五下午1：30-5：00，地點(diǎn)：工學(xué)二號(hào)館513；答辯要求：（1）長(zhǎng)學(xué)號(hào)（如）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）的末位數(shù)選做下列題目。采用MATLAB仿真；所有

2、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(guò)渡過(guò)程時(shí)間（4） 余差（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。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)差控制系統(tǒng)。 時(shí)間/min00.20.40.60.81.01.2被控量200.1201.1204.0227.0251.0280.0302.5時(shí)間/min1.41.61.82.02.22.4被控量318.0329.5336.0339.0340.5341.0具體要

3、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)量的無(wú)差控制系統(tǒng)。時(shí)間/min0510152025被控量0.6500.6510.6520.6680.7350.817時(shí)間/min303540455055被控量0.8810.9791.0751.1511.2131.239時(shí)間/min606570758085被控量1.2621.31

4、11.3291.3381.3501.351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、加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)，測(cè)取溫度對(duì)象的過(guò)程為：當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，在溫度調(diào)節(jié)閥上做3%變化，輸出溫度記錄如下： t/min024681012270.0270.0267.0264.7262.7261.0259.5t/min14161820222426258.4257.8257.0256.5256.0255.7255.4t

5、/min28303234363840255.2255.1255.0255.0255.0255.0255.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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，整定運(yùn)行參數(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/ min01020406080100120140160180y000.20.61.21.61.82.01.91.71.6t/ min2002202402602803

6、00320340360380400y10.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15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。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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，整定運(yùn)行參數(shù)。4、某液位對(duì)象，在階躍擾動(dòng)量時(shí)，其階躍響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：t/s01020406080100140h/m000.20.82.03.65.48.8t/s18025

7、0300400500600700800h/m11.814.416.518.419.219.619.820試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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，整定運(yùn)行參數(shù)。5、某液位系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)量時(shí)，其階躍響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：t/s01020406080100140180250300350h/m000.525913.52229.5363939.5試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)

8、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，整定運(yùn)行參數(shù)。6、精餾塔塔內(nèi)壓力的單位階躍響應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：t/s0153045607590105120135y00.020.0450.0650.0900.1350.1750.2330.2850.330t/s150165180195210225240255270285y0.3790.430.4850.5400.5950.6500.7100.7800.830

9、0.855t/s300315330345360375y0.9510.9800.9980.9991.0001.000試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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，整定運(yùn)行參數(shù)。7、某液位系統(tǒng)，在控制閥開(kāi)度增加10%后，液位的響應(yīng)數(shù)據(jù)如下：t/s0102030405060708090100y00.82.84.55.45.96.16.26.36.36.3試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)

10、量的無(wú)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，整定運(yùn)行參數(shù)。8、加熱器出口溫度在階躍擾動(dòng)DC作用下，其輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)如下：t/s012345678y4.04.04.24.54.85.15.45.75.8t/s91011y5.855.96.06.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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

11、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)。9、某溫度過(guò)程在階躍擾動(dòng)作用下，其溫度變化的數(shù)據(jù)如下：t/s010203040506070809010015020000.160.6511.51.61.81.91.951.981.992.02.02.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)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

12、定運(yùn)行參數(shù)。第二部分：要求：按照長(zhǎng)學(xué)號(hào)（如）的末位數(shù)選做下列題目。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(guò)渡過(guò)程時(shí)間（4） 余差（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、某隧道窯爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變量，燒成溫度作為主變量，主、副對(duì)象的傳遞函數(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)整定，給出相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)原理圖；（2） 進(jìn)行仿真

13、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(shuō)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，擾動(dòng)通道特性為。試設(shè)計(jì)前饋-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)行仿真實(shí)驗(yàn)，給出系統(tǒng)的跟蹤性能和抗干擾性能；2、某加熱爐的數(shù)學(xué)模型為，試設(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、

14、中間微分、Smith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)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整定。3、干燥器的實(shí)際數(shù)學(xué)模型為，辨識(shí)出的數(shù)學(xué)模型為，試設(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、Smith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)節(jié)閥的選擇、控制器參數(shù)整定。4、化學(xué)反應(yīng)

15、釜串級(jí)控制系統(tǒng)，主、副對(duì)象的傳遞函數(shù)分別為：， 主、副測(cè)量變送環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為：， 主、副擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)分別為：， 試分別采用串級(jí)控制設(shè)計(jì)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)整定，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)）；5、管式加熱爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變量，燒成溫度作為主變量，主、副對(duì)象的傳遞函數(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)整定，給出相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)原理圖；（2）

16、 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(shuō)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：， 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)整定，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(shuō)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，擾動(dòng)通道特性為。試設(shè)計(jì)前饋-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)行仿真實(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：， 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