2021-2021过程控制系统课程设计题目和要求-自动化1102

2021-2021过程控制系统课程设计题目和要求-自动化1102本次课程设计采用MATLAB仿真完成；设计题目分为二个部分。答疑时间：19周周二（1月13日）下午2：00-4：30；地点：工学二号馆501；有问题可以发邮件或者打电话。课程设计报告：按照设计题目的要求完成报告；答辩须知：申请评优（五分制成绩：优秀）的同学参加答辩。答辩时间：19周周五（1月16日）下午1：30-4：30，地点：工学二号馆501；答辩要求：（1）演示仿真程序；（2）提交课程设计报告。第一部分：要求：按照长学号（如3111000872）的末位数选做下列题目。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（12）设计思路0、精馏塔塔内温度的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化?u?50。试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。时间/min被控量时间/min被控量0200.11.4318.00.2201.11.6329.50.4204.01.8336.00.6227.02.0339.00.8251.02.2340.51.0280.02.4341.01.2302.5具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。1、锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化?u?5。试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。时间/min被控量时间/min被控量时间/min被控量00.650300.881601.26250.651350.979651.311100.652401.075701.329150.668451.151751.338200.735501.213801.350250.817551.239851.351具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。2、加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做3%变化，输出温度记录如下：t/min?/oC0270.014258.428255.22270.016257.830255.14267.018257.032255.06264.720256.534255.08262.722256.036255.010261.024255.738255.012259.526255.440255.0t/min?/oCt/min?/oC试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。3、锅炉进水流量的矩形脉冲响应实验结果为：t/min0y0t/min200100220200.2240400.6260601.2280801.63001001.83201202.03401401.93601601.73800.151801.64000.15y10.80.70.70.60.60.40.20.2其中，矩形脉冲幅值??为阶跃响应稳态值的10%，脉冲宽度?t?20min。试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）（2）（3）（4）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；根据设计方案选择相应的控制仪表；对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。4、某液位对象，在阶跃扰动量?u?20%时，其阶跃响应的实验数据如下：t/sh/mt/sh/m0018011.810025014.4200.230016.5400.840018.4602.050019.2803.660019.61005.470019.81408.880020试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。5、某液位系统，在阶跃扰动量?u?20%时，其阶跃响应的实验数据如下：t/s01020406080100140180250300350h/m000.525913.52229.5363939.5试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。6、精馏塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下：t/syt/syt/sy001500.3793000.951150.021650.433150.980300.0451800.4853300.998450.0651950.5403450.999600.0902100.5953601.000750.1352250.6503751.000900.1752400.7101050.2332550.7801200.2852700.8301350.3302850.855试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。7、某液位系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下：t/sy00100.8202.8304.5405.4505.9606.1706.2806.3906.31006.3试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。8、加热器出口温度在阶跃扰动?I?1.5mADC作用下，其输出响应数据如下：t/syt/sy04.095.8514.0105.924.2116.034.544.8?6.055.165.475.785.8试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。9、某温度过程在阶跃扰动?q?1t/h作用下，其温度变化的数据如下：t/s?/oC0010203040501.8601.97080901001502.02002.00.160.651.151.61.951.981.992.0试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差控制系统。具体要求如下：（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。第二部分：要求：按照长学号（如3109001440）的末位数选做下列题目。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（12）设计思路0、合成塔的实际数学模型为Gp(s)?Gp(s)?10e?20s，辨识出的数学模型为2(10s?1)10e?30s，试设计大时延控制系统，具体要求如下：2(20s?1)（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；（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。1、混合器主、副对象的传递函数分别为：108?3sG01(s)?e，G02(s)?s(s?4)6s?1主、副测量变送环节的传递函数分别为：Gm1(s)?1，Gm2(s)?110s?1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。2、再热器主、副对象的传递函数分别为：501?sG01(s)?，G02(s)?es(s?5)