过程控制系统课程设计题目和要求自动化.doc
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过程控制系统课程设计题目和要求自动化.doc
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本次课程设计采用MATLAB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:
30;地点:
工学二号馆501;
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0901:
16周周五上午8:
30-12:
00,地点:
工学二号馆513;
自动化0902:
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3109001440)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3109001440)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)余差
(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、精馏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。
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
时间/min
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
被控量
200.1
201.1
204.0
227.0
251.0
280.0
302.5
时间/min
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
被控量
318.0
329.5
336.0
339.0
340.5
341.0
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的无差控制系统。
时间/min
0
5
10
15
20
25
被控量
0.650
0.651
0.652
0.668
0.735
0.817
时间/min
30
35
40
45
50
55
被控量
0.881
0.979
1.075
1.151
1.213
1.239
时间/min
60
65
70
75
80
85
被控量
1.262
1.311
1.329
1.338
1.350
1.351
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:
当系统稳定时,在温度调节阀上做3%变化,输出温度记录如下:
t/min
0
2
4
6
8
10
12
270.0
270.0
267.0
264.7
262.7
261.0
259.5
t/min
14
16
18
20
22
24
26
258.4
257.8
257.0
256.5
256.0
255.7
255.4
t/min
28
30
32
34
36
38
40
255.2
255.1
255.0
255.0
255.0
255.0
255.0
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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控制仪表;
(4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。
3、锅炉进水流量的矩形脉冲响应实验结果为:
t/min
0
10
20
40
60
80
100
120
140
160
180
y
0
0
0.2
0.6
1.2
1.6
1.8
2.0
1.9
1.7
1.6
t/min
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
y
1
0.8
0.7
0.7
0.6
0.6
0.4
0.2
0.2
0.15
0.15
其中,矩形脉冲幅值为阶跃响应稳态值的10%,脉冲宽度。
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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,在阶跃扰动量时,其阶跃响应的实验数据如下:
t/s
0
10
20
40
60
80
100
140
h/m
0
0
0.2
0.8
2.0
3.6
5.4
8.8
t/s
180
250
300
400
500
600
700
800
h/m
11.8
14.4
16.5
18.4
19.2
19.6
19.8
20
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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,在阶跃扰动量时,其阶跃响应的实验数据如下:
t/s
0
10
20
40
60
80
100
140
180
250
300
350
h/m
0
0
0.5
2
5
9
13.5
22
29.5
36
39
39.5
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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、精馏塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下:
t/s
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
y
0
0.02
0.045
0.065
0.090
0.135
0.175
0.233
0.285
0.330
t/s
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
y
0.379
0.43
0.485
0.540
0.595
0.650
0.710
0.780
0.830
0.855
t/s
300
315
330
345
360
375
y
0.951
0.980
0.998
0.999
1.000
1.000
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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控制仪表;
(4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。
7、某液位系统,在控制阀开度增加10%后,液位的响应数据如下:
t/s
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
y
0
0.8
2.8
4.5
5.4
5.9
6.1
6.2
6.3
6.3
6.3
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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DC作用下,其输出响应数据如下:
t/s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
y
4.0
4.0
4.2
4.5
4.8
5.1
5.4
5.7
5.8
t/s
9
10
11
y
5.85
5.9
6.0
6.0
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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控制仪表;
(4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。
9、某温度过程在阶跃扰动作用下,其温度变化的数据如下:
t/s
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
150
200
0
0.16
0.65
11.5
1.6
1.8
1.9
1.95
1.98
1.99
2.0
2.0
2.0
试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。
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控制仪表;
(4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。
第二部分:
要求:
按照长学号(如3109001440)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)余差
(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、某隧道窑炉系统,考虑将燃烧室温度作为副变量,烧成温度作为主变量,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;
(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、升降膜式蒸发器的控制通道特性为,扰动通道特性为。
试设计前馈-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-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;
2、某加热炉的数学模型为,试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
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- 过程 控制系统 课程设计 题目 要求 自动化