2012-2013过程控制系统课程设计题目和要求-自动化

本次课程设计采用本次课程设计采用 MATLAB 仿真仿真完成 设计题目分为二个部分 完成 设计题目分为二个部分 答疑时间答疑时间 15 周周四 周周四 12 月月 13 日 下午日 下午 2 00 4 30 地点 工学二号馆 地点 工学二号馆 501 有问题可以发邮件或者打电话 有问题可以发邮件或者打电话 课程设计报告课程设计报告 按照设计题目的要求完成报告 按照设计题目的要求完成报告 答辩时间答辩时间 自动化 自动化 0901 16 周周五上午周周五上午 8 30 12 00 地点 工学二号馆 地点 工学二号馆 513 自动化自动化 0902 16 周周五下午周周五下午 1 30 5 00 地点 工学二号馆 地点 工学二号馆 513 答辩要求答辩要求 1 长学号 如 末位数相同的若干位同学一起答辩 长学号 如 末位数相同的若干位同学一起答辩 2 要求演示仿真程序 要求演示仿真程序 3 答辩时交课程设计报告 答辩时交课程设计报告 第一部分 第一部分 要求 按照长学号 如 的末位数选做下列题目 要求 按照长学号 如 的末位数选做下列题目 采用采用 MATLAB 仿真 所有仿真 都需要做出以下结果 仿真 所有仿真 都需要做出以下结果 1 超调量超调量 2 峰值时间峰值时间 3 过渡过程时间过渡过程时间 4 余差余差 5 第一个波峰值第一个波峰值 6 第二个波峰值第二个波峰值 7 衰减比衰减比 8 衰减率衰减率 9 振荡频率振荡频率 10 全部全部 P I D 的参数的参数 11 PID 的模型的模型 12 设计思路设计思路 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50u 验数据设计一个超调量的无差控制系统 25 p 时间 min00 20 40 60 81 01 2 被控量200 1201 1204 0227 0251 0280 0302 5 时间 min1 41 61 82 02 22 4 被控量318 0329 5336 0339 0340 5341 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5u 据设计一个超调量的无差控制系统 25 p 时间 min0510152025 被控量0 6500 6510 6520 6680 7350 817 时间 min303540455055 被控量0 8810 9791 0751 1511 2131 239 时间 min606570758085 被控量1 2621 3111 3291 3381 3501 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 min024681012 oC 270 0270 0267 0264 7262 7261 0259 5 t min14161820222426 oC 258 4257 8257 0256 5256 0255 7255 4 t min28303234363840 oC 255 2255 1255 0255 0255 0255 0255 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 25 p 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 min01020406080100120140160180 y000 20 61 21 61 82 01 91 71 6 t min200220240260280300320340360380400 y10 80 70 70 60 60 40 20 20 150 15 其中 矩形脉冲幅值为阶跃响应稳态值的 10 脉冲宽度 20mint 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 25 p 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 20 u t s01020406080100140 h m000 20 82 03 65 48 8 t s180250300400500600700800 h m11 814 416 518 419 219 619 820 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 25 p 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 20 u t s01020406080100140180250300350 h m000 525913 52229 5363939 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 25 p 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 s0153045607590105120135 y00 020 0450 0650 0900 1350 1750 2330 2850 330 t s150165180195210225240255270285 y0 3790 430 4850 5400 5950 6500 7100 7800 8300 855 t s300315330345360375 y0 9510 9800 9980 9991 0001 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 25 p 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 s0102030405060708090100 y00 82 84 55 45 96 16 26 36 36 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 25 p 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 1 5ImA t s012345678 y4 04 04 24 54 85 15 45 75 8 t s91011 y5 855 96 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 25 p 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 1 qt h t s0102030405060708090100150200 oC 00 160 6511 51 61 81 91 951 981 992 02 02 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 25 p 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 第二部分 要求 按照长学号 如 的末位数选做下列题目 要求 按照长学号 如 的末位数选做下列题目 采用采用 MATLAB 仿真 所有仿真 都需要做出以下结果 仿真 所有仿真 都需要做出以下结果 1 超调量超调量 2 峰值时间峰值时间 3 过渡过程时间过渡过程时间 4 余差余差 5 第一个波峰值第一个波峰值 6 第二个波峰值第二个波峰值 7 衰减比衰减比 8 衰减率衰减率 9 振荡频率振荡频率 10 全部全部 P I D 的参数的参数 11 PID 的模型的模型 12 设计思路设计思路 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 3 01 8 61 s Gse s 02 10 2 21 Gs ss 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 8 0 1 67 8 22 4 051 1 s W se ss 试设计前馈 反馈控制系统 具体要求如下 10 2 101 s f Wse s 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 150 7 3201 s G se s 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 30 2 301 s p Gse s 20 1 5 301 s p Gse s 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 2 01 7 81 s Gse s 2 02 5 31 s Gse s 主 副测量变送环节的传递函数分别为 1 1 21 m Gs s 2 1 1 m Gs s 主 副扰动通道的传递函数分别为 1 2 5 41 f Gs s 2 1 5 51 f Gs s 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 2 01 7 81 s Gse s 02 1 101 201 Gs ss 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 01 1 201 301 Gs ss 0 1 02 1 0 21 s Gse s 主 副扰动通道的传递函数分别为 1 1 0 21 f Gs s 2 1 f Gs 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 6 0 0 94 551 s W se s 8 1