过程控制系统课程设计题目
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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:
011
()(201)(301)G s s s =
++, 0.1021()0.21
s G s e s -=+
主、副扰动通道的传递函数分别为:
11
()0.21
f G s s =
+, 2()1f G s =
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1507
()3201
s G s e 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; 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。
(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80 1.67*8.22
()(4.051)(1)
s W s e s s -=++,扰动通道特性为
102
()101
s f W s e s -=
+。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;
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:
3018()61
s G s e s -=
+,0210
()(2)(21)G s s s =
++ 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:
2017()81s G s e s -=
+, 2025()31
s
G s e s -=+ 主、副测量变送环节的传递函数分别为:
11()21m G s s =
+, 21
()1
m G s s =+ 主、副扰动通道的传递函数分别为:
1 2.5()41f G s s =
+, 2 1.5
()51
f G s 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);
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600.94()551
s
W s e s -=+,扰动通道特性为81.05()411
s
f W s e s -=
+。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;
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