过程控制系统课程设计题目

过程控制系统课程设计题目

要求：

（一）采用MATLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下结果:

(1) 超调里

(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、1、D的参数

(11) PID的模型

（二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式

液氨的水温控制系统设计

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。

二•炉温控制系统设计

设计任务：某加热炉的数学模型为 G(s) 7

e 」50s ，试设计大时延控制系统，具体要求 320s +1

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； 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。

.锅炉夹套与被加热介质的温度控制

1. 设计任务(可2人选此题)

G 01 (s)

1

(20 s -1)(30s -1)

G 02(S

^

O.2s 1

0.1 s e_

G.(s)

1 0.2s 1

G f 2 (s) =1

了解、熟悉锅炉夹套与内胆温度控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，结合所学知识实现温度的控制。

2. 设计要求

(1)从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一定的了解和认识。

(2)分析控制系统各环节动态特性，建立被控对象的数学模型，选定被控规律、正定调节器

参数。

(3)在Matlab上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。

四. 水箱液位控制系统设计

1. 设计任务(可2人选此题)

设计供水水箱的液位控制系统，系统使用PID调节器，设计控制系统的控制方式，确定控制器参数，实现当系统在上下水流量发生变化时能快速恢复到设定值的功能。

2. 设计要求

(1) 设计水箱液位控制的系统方案。

(2) 设计控制系统的控制方式和PID参数。

(3) 实现系统的建模和仿真。

(4) 分析不同控制规律和不同参数下系统的特点。

五、升降膜式蒸发器的前馈-反馈控制系统

升降膜式蒸发器的控制通道特性为W0(s)

1.67

*

8.22

e A s，扰动通道特性为

(4.05s+l)(s+l)

W f(s) - e"s。试设计前馈-反馈控制系统，具体要求如下：

10s 1

(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;

六. 隧道窑路温度控制系统设计

1 •设计任务: 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。 2.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。

七•化学反应釜控制系统设计

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:

G o 1

(s^6-8-e-s ,

6s+1

G 02 (S)

10 (s - 2)(2s 1)

7 血

G

o1(s )=8Ti e

，

G 02 (s)— 3s 1

-2s

e

G m1 (s)

1 2s 1，

G m2 (s)—

G"(s)二

2.5 4s 1

G

f2 (s)

1.5 5s 1

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)；

八.冷凝水温控制的前馈-反馈控制设计

1. 设计任务：冷凝器的控制通道特性为W o(s)094e少，扰动通道特性为

55s+1

1 05

W f(s) -—e少。试设计前馈-反馈控制系统，具体要求如下：

41s 1

(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；

九•啤酒发酵过程的控制

1. 设计任务(可2人选此题)

设计一啤酒发酵控制系统，主要实现对发酵温度的控制，同时监测麦芽汁浓度变化

2. 设计要求

(1 ) 了解熟悉啤酒工业生产过程，查找啤酒发酵过程典型的温度控制曲线，建立数学模型。

(2 )控制罐温在特定阶段时标准的工业生产曲线相符合。

(3) 控制罐内气体的有效排放，使罐内压力符合不同阶段的需要。

十．流量的滞后控制

1. 设计任务（2 个人可选）

了解、熟悉盘管流量的滞后控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对