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过程控制系统课程设计题目和要求自动化.doc

上传人:精*** 文档编号:4696956 上传时间:2024-10-10 格式:DOC 页数:7 大小:239.54KB 下载积分:6 金币
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资源描述
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40)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40)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40)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系统性能的影响:PID、微分先行、中间微分、Smith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,包括调节阀的选择、控制器参数整定。 3、干燥器的实际数学模型为,辨识出的数学模型为,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系统性能的影响:PID、微分先行、中间微分、Smith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,包括调节阀的选择、控制器参数整定。 4、化学反应釜串级控制系统,主、副对象的传递函数分别为: , 主、副测量变送环节的传递函数分别为: , 主、副扰动通道的传递函数分别为: , 试分别采用串级控制设计温度控制系统,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); 5、管式加热炉系统,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。 6、液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为: , 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。 7、冷凝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; 8、工业锅炉主、副对象的传递函数分别为: , 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。 9、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;
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