软件设计详细题目

1、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:G(s)Kpe1 TpS比例系数Kp = 126 160，惯性时间常数Tp = 250 320s，炉口温度变化的时滞时间 为10 20s，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 Ts =10s , Kp = 148 , Tp = 286 ,10s，即仿真模型为：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Kp由148 160 , Tp由286 320 ;工作时间为200s时，过程参数 Kp由148T

2、 130，Tp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其响应速度与鲁棒性问题。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：Y(s) 3.4(0.9s 1)L(s) (28.3s 1)(17.5s 1)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

3、= 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。题目3某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为:G(s)Kpe '1 TpS比例系数Kp= 126 160，惯性时间常数Tp = 250 320s，炉口温度变化的时滞时间 为10 20s，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 Ts= 5s , Kp = 1

4、69 , Tp = 290 ,10s，即仿真模型为：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 T 30时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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：Y(s) 2.61(1.6s 1)e2sL(s) (30.3s 1)(7.5s 1)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

5、分含量控制在0.982. 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 t45和7.5 t20时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，考察当系统参数发生软件设计详细题目改变时，上述PID参数是否选取合适。题目5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：12sY(s) 3.4(0.9s 1)e !(s)(28.3s 1)(17.5s 1)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0.992. 采用继电法整定 PID参数3.

6、整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间由12 T24，幵环增益由3.4T6时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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：Y(s) 4(2.6s 1)e2sL(s) (34.3s 1)(6.5s 1)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0.982. 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 2T5时，讨论PID控制的响应

7、速度与鲁棒性问题，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7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：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

8、。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：Y(s) 3.4(0.9s 1)e8sL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)将此系统在计算机上仿真， 输入信号u(k)是幅值为1

9、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。题目9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

10、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：G(s)K2s(2 2 s 1)根据现场实测数据可知，该液压压下控制系统中增益K = 11，阻尼比 =0.2，固有频率 =350rad/s。该系统常采用PID控制，其中PID参数的选取对控制效果的影 响至关重要。控制目标是实现对压力的连续可调，超调小，并保证无静态误差。控制要求：1. 采用带死区的 PID控制算法实现炉温控制2. 采用继电法整定 PID参数3. 整定效果验证：当工作时间到达200s时，输出端出现宽度为50s，幅值为0.4的干扰时，讨论PID控制的抗扰动性，说明上

11、述PID参数是否选取合适。题目10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:G(s)K2ss(T 2s 1)根据现场实测数据可知，该液压压下控制系统中增益K= 8,阻尼比 =0.3，固有频率 =200rad/s。该系统常采用PID控制，其中PID参数的选取对控制效果的影 响至关重要。控制目标是实现对压力的连续可调，超调小，并保证无静态误差。控制要求：1. 采用增量式 PID控制算法实现炉温控制2. 采用继电法整定 PID参数3. 整定效

12、果验证：当工作时间到达200s时，输出端出现宽度为50s，幅值为0.4的干扰时，讨论PID控制的抗扰动性，说明上述PID参数是否选取合适。题目11某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为:G(s)Kpe_1 TpS比例系数Kp = 126 160，惯性时间常数Tp = 250 320s，炉口温度变化的时滞时间 为10 20s，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 Ts= 10s，Kp = 130，Tp = 266，10s，即仿真模型为:控制要求：1. 采用梯形积分PID实现炉温控制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，如工作时间为

13、 150s时，过程参数Kp由130 T156，Tp由266 280，考察当系统参数发生改变时，PID参数是否选取合适，讨论PID其响应速度与鲁棒性问题。题目12某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为:将此系统在计算机上仿真，输入信号u(k)是幅值为0.5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 = 10,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.

14、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13釆用一个二阶系统的模型代替真实系统，其差分方程表达式为：z(k) 1.5z(k 1) 0.7z(k 2)1.0u(k 1) 0.5u(k 2) e(k)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z (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. 编程产生PRBS输入信号，送入系统，获得相应的输

15、出数据，并保存2. 数据长度取100，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。软件设计详细题目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14釆用一个二阶系统的模型代替真实系统，其差分方程表达式为：z(k) 2.5z(k 1) 1.3z(k 2)1.8u(k 2) 1.4u(k 3) e(k)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z (k)与u (k)

16、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. 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 )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。题目15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：丫(s)3.4(0.9s1)eL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)控制要求：1. 采用积

17、分分离PID控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.992. 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4T 8，幵环增益由3.4T6时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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16采用二阶带滞后的系统模型如下：y(k) 0.125y(k1) 0.69y(k 2) 1.4u(k d) 1.23u(k d 1) e(k)其中干扰信号e(k)是(0,1 )的正态分布序列，它的方差为=0.3，0.6 ; d = 2为滞后步长。在控制过程中，幵始加入幅度为1的单位阶跃信号，到第150周期加入幅度为一20 %的阶跃

18、干扰，在第300周期干扰消失。由于输出中带有很大的噪音信 号，故将数字滤波技术中常见的低通滤波器用于偏差控制，滤掉其中的噪音信号， 然后在对其进行 PID计算，得到实际的控制量。该方法在噪声较强的环境下，可以 得到较好的控制效果。控制要求：1. 采用带低通滤波器的增量式PID控制实现上述过程的稳定控制。2. 用继电法整定PID参数3. 分析不同滤波器参数对 PID控制的影响。题目17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：Y(s) 3.4(0.9s 1)(28.3s 1)(17.5s 1)蒸汽量V看作

19、是扰动变量，其均值为1，与输出之间的传递函数为：控制要求：1. 采用前馈+反馈 PID控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.99 (说明，此例中前馈控制器的传函是不可实现的，即分子阶次高于分母阶次，需要在分母 中补充两个实际微分环节，此时干扰不可能完全抵消)。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8T12，幵环增益由3.4T6时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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18陶瓷扫成炉的气氛控制系统，通过实测，可知系统传递函数为：测量输出带有零均值，方差为 0.1的高斯白噪声。在控制过程中，幵始

20、加入幅度为1的单位阶跃信号，到第100周期负载出现为30 %和50 %干扰。控制要求：1. 采用单神经元自适应 PID控制实现上述过程的稳定控制。2. 分析单神经元自适应 PID控制的快速性与抗干扰能力。3. 分析不同学习速率对系统控制的影响。题目19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：G(s)-s(笃 2s 1)根据现场实测数据可知，该液压压下控制系统中增益K= 9,阻尼比 =0.2，固有 频率 =300rad/s。该系统常采用

21、PID控制，其中PID参数的选取对控制效果的影 响至关重要。控制目标是实现对压力的连续可调，超调小，并保证无静态误差。控制要求：1. 采用变速积分PID控制算法实现单位阶跃响应控制2. 采用ISTE法整定PID参数3. 整定效果验证：当工作时间到达150s时，输出端出现宽度为30s，幅值为0.5的干扰时，讨论PID控制的抗扰动性，说明上述PID参数是否选取合适。题目20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：2sY(s) 3.4(0.9s 1)eL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)其中由于现场环

22、境干扰，输出带有测量噪声是(0，1 )的正态分布序列，它的方差为 =0.5。由于输出中带有很大的噪音信号，故将数字滤波技术中常见的低通滤波 器用于偏差控制，滤掉其中的噪音信号，然后在对其进行PID计算，得到实际的控制量。该方法在噪声较强的环境下，可以得到较好的控制效果。控制要求：1. 采用带低通滤波器的增量式PID将塔顶轻组分含量控制在 0.99 o2. 用ISTE法整定PID参数3. 在控制过程中，到第 150周期加入幅度为一20 %的阶跃干扰，在第 300周 期干扰消失。分析PID参数的抗干扰性。题目21采用带时滞环节的高阶系统作仿真对象，其传递函数为G(s)0.1s 104320.000

23、4s0.0454 s 0.555s1.51s 11输入为单位阶跃信号，采样周期为0.05s，该系统是个不稳定系统。控制要求:1. 采用增量式PID控制算法实现该系统的稳定控制2. 采用Z N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0.210.4,讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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22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：该液压压下控制系统真实参

24、数为：增益K = 2，阻尼比=0.2，固有频率=150rad/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 = 2，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

25、出曲线、输出误差曲线题目23在连续生产中，前一设备的出料往往是下一设备的进料，为保证生产设备的稳定运行，自动控制系统设计应该从全局来考虑。如乙烯生产装置中，前后串联了8个塔进行连续生产，选取其中两个，如图所示。该系统为均匀控制，即允许甲塔液位 在一定限度内波动，与此同时让流量作平稳缓慢变化。设主回路传递函数为，副回 路传递函数为。流量和液位的测量都带有带有零均值，方差为0.05的高斯白噪声。要求液位基本控制50 %左右，可波动范围为75 % 30 %，流量基本控制在0.5,上 下波动不超过2%，以确保乙塔进料稳定。控制要求：1. 采用微分先行PID控制实现对液位的控制。2. 采用增量式PI控制

26、实现流量 的快速跟踪，且波动范围较 小。3. 采用经验方法分别对上述两个PID控制器参数进行整定。题目24某冶金工业过程焙烧炉的数学模型为:G（s）Kpe '1 TpS比例系数Kp= 126 160，惯性时间常数Tp = 250 320s，炉口温度变化的时滞时间 为 30 40s，输出炉口温度要求尽可能稳定在855 °C。40s，即仿真模型为:数字仿真时取采样周期 Ts= 2s，Kp = 169，Tp = 290，控制要求：1. 采用Smith纯滞后补偿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40 16

27、0时，讨论PID控制的响应速度与鲁棒性问题，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25采用二阶带滞后的系统模型如下：y(k) 0.46y(k 1) 1.64y(k2) 2.3u(k d) 1.932u(k d 1) e(k)其中e(k)是均值为零的高斯白噪声信号，滞后步长d = 3。将此系统在计算机上仿真，输入信号u(k)是幅值为1的M序列信号。这个系统的输出釆样值z (k)与u (k)作为已 知数据，采用NLJ法估计这个系统的参数。完成内容：1. 编程产生M序列输入信号，送入系统，获得相应的输出数据，并保存2. 数据长度取100，在不同的噪声水平下(噪声方差 =0.1,0

28、.5,1.5 )，采用NLJ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26陶瓷扫成炉的气氛控制系统，通过实测，可知系统传递函数为:测量输出带有零均值，方差为 0.1的高斯白噪声。在控制过程中，幵始加入幅度为1的单位阶跃信号，到第100周期负载出现为30 %和50 %干扰。控制要求：1. 采用增量式PID控制实现上述过程的稳定控制。2. 采用NLJ方法完成对PID参数的整定。3. 分析系统的响应快速性和抗干扰性能。题目27一串级控制系统如图所示，其中主控制器为温度控制器，副控制器为流量控制器。主回路传递

29、函数为，副回路传递函数为控制要求：1. 采用增量式PID控制实现温度恒定控制。2. 采用增量式PI控制实现流量的快速跟踪。3. 采用Z - N方法分别对上述两个 PID控制器参数进行整定。题目28 一个以状态方程表示的线性系统，其仿真模型如下:1 a3 FX1&以3dt7.0 Fx? ci X3 dt1.75 FX3 &2乂3 dtF 8.75 a1式中，状态初值为：x°= 0.18830.25070.0467 T，参数 a 的真值为 a= 17.57351.2。上述模型的仿真输出作为观测值完成内容：1. 编程完成仿真数据的获取。2. 选择初始参数值a=50100100，用NLJ方法估计系统参数a3. 画出实