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

(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

一.

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:

G f1(s)二 1 0.2s 1， G f2(s) —1

G oi (s)=

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

G 02(S)

1 q.1s

e

0.2s 1

(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

7 150s

设计任务：某加热炉的数学模型为G(s) - e—，试设计大时延控制系统，具体要求

320s 十1

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、Smit

h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。

三. 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)

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。

3 在Matlab上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。

(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。

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

1 67 *8 2

2 _8s

升降膜式蒸发器的控制通道特性为W o(s) -———＜，扰动通道特性为

(4.05 s*1)(s 也)

2

Wf (s) e 。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：

G oi(s) = 8 e G02 ($ = 10

6s 岀 ' (s+2)(2s+1)

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:

7 -2s 5 _2s

G oi(s) = ------ e G o2(s) = ----------- e

8s 州' 3s+1

主、副测量变送环节的传递函数分别为:

G ml(s)

主、副扰动通道的传递函数分别为:

G f1(s) 丝, G f2(s) 竺

4s比5s十1

试分别采用串级控制设计温度控制系统，具体要求如下:

C1) 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

0 94 6s

1.设计任务：冷凝器的控制通道特性为W o（s）竺e—，扰动通道特性为

55s+1

1 05 _8s

Wf（s）-一e~。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。