软件设计详细题目

软件设计题目汇总

题目1

某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为：

()1s

p p K e s T s G τ-+=

比例系数K p ＝126—160，惯性时间常数T p ＝250－320s ，炉口温度变化的时滞时间为

10~20s τ=，输出炉口温度要求尽可能稳定在855°C 。数字仿真时取采样周期T s ＝10s ，K p ＝148，T p ＝286，10s τ=，即仿真模型为：

10148()1286s

e G s s

-=+ 控制要求：

1. 采用位置式PID 实现炉温控制

2. 采用继电法整定PID 参数

3. 整定效果验证：当被控过程参数时变时，如工作时间为100s 时，过程参数K p 由148

→160，T p 由286→320；工作时间为200s 时，过程参数K p 由148→130，T p 由286→

250时，考察当系统参数发生改变时，PID 参数是否选取合适，讨论PID 其响应速

度及鲁棒性问题。

题目2

以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：

() 3.4(0.91)()(28.31)(17.51)

Y s s L s s s +=++ 将此系统在计算机上仿真，输入信号u (k ) 是幅值为1 的PRBS 信号，输出测量噪声e (k ) 是（0，

1）的正态分布序列，它的方差是可以调整的。这个系统的输出釆样值y (k ) 与u (k ) 作为已知数据，采用最小二乘法估计这个系统的参数。

完成内容：

1. 采样周期T ＝1，编程产生输入信号，送入系统，获得相应的输出数据，保存在.txt 文件中

2. 数据长度取200，在不同的噪声水平下（噪声方差＝0.0,0.5,1.0）,采用递推最小二乘

方法完成对上述系统的参数估计，并与真实值比较。

3. 画出实际系统和辨识系统在相同输入（如单位阶跃）作用下的输出曲线、输出误差曲线。

某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为：

()1s

p p K e s T s G τ-+=

比例系数K p ＝126—160，惯性时间常数T p ＝250－320s ，炉口温度变化的时滞时间为

10~20s τ=，输出炉口温度要求尽可能稳定在855°C 。

数字仿真时取采样周期T s ＝5s ，K p ＝169，T p ＝290，10s τ=，即仿真模型为：

10169()1290s

e G s s

-=+ 控制要求：

1. 采用抗积分饱和 PID 控制算法实现炉温控制

2. 采用ISTE 法整定PID 参数

3. 整定效果验证：当被控过程参数时变时，如时滞时间由10→30时， 讨论PID 控

制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发生改变时，上述PID 参数是否选取

合适。

题目4

以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：

2() 2.61(1.61)()(30.31)(7.51)

s

Y s s e L s s s -+=++ 控制要求：

1. 采样周期取为1s ，利用不完全微分 PID 控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.98

2. 采用继电法整定PID 参数

3. 整定效果验证：当被控过程参数时变时，如两时间常数分别由30.3→45和7.5→20

时， 讨论PID 控制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发生改变时，上述

PID 参数是否选取合适。

以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：

12() 3.4(0.91)()(28.31)(17.51)

s

Y s s e L s s s -+=++ 控制要求：

1. 采用Smith 纯滞后补偿 PID 控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.99

2. 采用继电法整定PID 参数

3. 整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间由12→24，开环增益由3.4→

6时, 讨论PID 控制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发生改变时，上述

PID 参数是否选取合适。

题目6

以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：

2()4(2.61)()(34.31)(6.51)

s

Y s s e L s s s -+=++ 控制要求：

1. 采样周期为1s ，利用微分先行 PID 控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.98

2. 采用Z_N 法整定PID 参数

3. 整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间由2→5时， 讨论PID 控制的

响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发生改变时，上述PID 参数是否选取合适。

连铸机拉矫辊的液压压下装置是一个电液伺服系统，是实现复杂自动控制动作的关键，在冶金行业中有着广泛的应用。通过机理分析可知，该电液伺服控制系统实际是一个非线性控制系统，经过线性化处理后，其传递函数形式为：

22()21K

G s s s ζωω=++

该液压压下控制系统真实参数为：增益K ＝11，阻尼比＝0.3，固有频率＝200rad/s 。将此系统在计算机上仿真，输入信号u (k ) 是幅值为1 的PRBS 信号，输出测量噪声e (k ) 是（0，1）的正态分布序列，它的方差是可以调整的。这个系统的输出釆样值y (k ) 与u (k ) 作为已知数据，采用最小二乘法估计这个系统的参数。

完成内容：

1. 采样周期T ＝1，编程产生输入信号，送入系统，获得相应的输出数据，并保存

2. 数据长度取300，在不同的噪声水平下（噪声方差＝0.0,0.5,1.0,5.0）,采用基本最小

二乘方法完成对上述系统的参数估计，并与真实值比较。

3. 画出实际系统和辨识系统在相同输入（如单位阶跃）作用下的输出曲线、输出误差曲线。 题目8

以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：

8() 3.4(0.91)()(28.31)(17.51)

s

Y s s e L s s s -+=++ 将此系统在计算机上仿真，输入信号u (k ) 是幅值为1 的PRBS 信号，噪声e (k ) 是（0，1）的正态分布序列，它的方差是可以调整的。这个系统的输出釆样值y (k ) 与u (k ) 作为已知数据，采用最小二乘法估计这个系统的参数。

完成内容：

1. 采样周期T ＝4，编程产生PRBS 输入信号，送入系统，获得相应的输出数据，并保存

2. 数据长度取200，在不同的噪声水平下（噪声方差＝0.0,0.5,1.0,5.0）,采用基本最小

二乘方法完成对上述系统的参数估计，并与真实值比较。

3. 画出实际系统和辨识系统在相同输入（如单位阶跃）作用下的输出曲线、输出误差曲线。