过程控制系统课程设计题目(3)

（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。 二十一

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/s y t/s y 0 4.0 9 5.85 1 4.0 10 5.9 2 4.2 11 6.0 3 4.5 ? ? 4 4.8 ? 5 5.1 6 5.4 7 5.7 8 5.8 6.0 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。 二十二

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 0 10 20 30 40 50 1.8 60 1.9 70 80 90 100 150 200 2.0 2.0 ?/oC 0 0.16 0.65 11.5 1.6 1.95 1.98 1.99 2.0 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。

二十三

管式加热炉系统，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：

G01(s)?17?2s e，G02(s)?(10s?1)(20s?1)8s?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。 二十四

7e?150s，试设计大时延控制系统，具体要求如下：

320s?1某加热炉的数学模型为G(s)?（3） 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；

（4） 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； （5） 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。

二十五

工业锅炉主、副对象的传递函数分别为：

G01(s)?11， G02(s)? 2(3s?1)(30s?1)(s?1)(10s?1)主、副扰动通道的传递函数分别为：

Gf1(s)?5， Gf2(s)?1 s?2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）；

说明不同控制方案对系统的影响。 二十六

0.94?6s1.05?8se，扰动通道特性为Wf(s)?e。试设计前55s?141s?1蒸发器的控制通道特性为W0(s)?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；

二十七（可2人选此题）

煤气炉的供气阀门开度变化?u?20%、持续?t?1min后结束，若炉温度控制系统的正常工作点为450℃，记录炉内温度变化数据如下表，试根据实验数据设计一个超调量

?p?30%的无差温度控制系统。

具体设计要求如下:

t(min) 0 0 11 1 2 3 4 21 15 5 6 7 8 9 10 ??℃ t(min) 2.55 7.50 15 12 13 14 18..40 14.50 12 16 17 0.80 18 9.60 7.40 5.80 19 20 21 ??(℃) 4.50 3.70 3.00 2.30 1.70 1.20

0.50 0.40 0.20 0.10 （1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；

（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（给出带控制点的控制流程图，控制系

统原理图等，选择控制规律）；

（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表（DDZ-Ⅲ），绘制原理接线图；

（4） 对设计系统进行仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按4:1衰减曲

线法整定运行参数。

二十八（可2人选此题）

1. 对一个燃油加热炉做如下实验，在温度控制稳定时，开环状态下将执行器的输入信号增加?Ir?3.2mA，持续?t?2min后结束，若炉温度控制系统的正常工作点为200℃，记录炉内温度变化数据如下表，试根据实验数据设计一个超调量?p?25%的无差温度控制系统。 t(min) 0 2 0 24 4 6 8 10 12 14 16 18 20 ??℃ 0 t(min) 22 1.25 3.75 7.50 10.50 9.20 7.25 6.00 4.80 3.70 16 28 30 32 34 36 38 40 42 ??℃ 2.90 2.25 1.85 1.50 1.15 0.85 0.60 0.40 0.30 0.20 0.10 具体设计要求如下:

（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；

（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（给出带控制点的控制流程

图，控制系统原理图等，选择控制规律）；

（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表（DDZ-Ⅲ），绘制原理接线图； 对设计系统进行仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按4:1衰减曲线法整定运行参数。

二十九（可2人选此题）

在加热炉控制系统中，在被加热介质温度控制稳定到180℃时，在开环状态下将执行器的输入燃料流量增加大约20%，即燃料流量增加?Q?2T/h，持续

?t?5min后结束，记录出口介质温度变化数据如下表，试根据实验数据设计

一个超调量?p?25%的无差温度控制系统。

t(min) ??℃ 0 1 3 3.7 40 4 9.0 50 5 8 10 19.0 60 2.8 15 16.5 0 0.46 1.7 20 25 30 26.4 36.0 37.5 70 1.1 80 0.5 90 0.2 t(min) ??(℃) 33.5 27.2 21.0 10.4 5.1 具体设计要求如下:

（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；

（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（给出带控制点的控制流程

图、控制系统原理图等，选择控制规律）；

（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表（DDZ-Ⅲ），绘制原理接线图； （4） 对设计系统进行仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按

4:1衰减曲线法整定运行参数。

三十（可2人选此题）