自动化仪表与过程控制课程大作业2012推荐.doc

自动化仪表与过程控制课程大作业 1、（15分）如图所示为加热炉的两种控制方案。试分别画出（a）、（b）所示两种情况的方框图，说明其调节过程并比较这两种控制方案的特点。 2、（20分）（用MATLAB仿真实现）某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下： t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 h(mm) 0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3 如果用具有延迟的一阶惯性环节近似，确定其参数K,T和，并根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。 3、（20分）某隧道窑系统，考虑将燃料室温度作为副变量，烧成温度为主变量，燃烧室温度为副变量的串级控制系统中主、副对象的传递函数分别为：，，其中有一个10s的传输延迟，其传递函数为。当延迟环节分别放在主回路和副回路时，设计串级控制主、副PID控制器的参数，并绘制出整定后的阶跃响应曲线，分析二次扰动系统的影响。 解：由题意得,,为保证工艺操作主要指标，同时保证主回路的控制质量，在主副调节器控制规律选择上，主回路调节器选用PID控制规律，副回路调节器选用P控制规律。 1）设计先将延迟环节放在主回路的状态，在simulink中建立如图所示的串级控制系统： 其中PID control为自己建立的子模块，其模块图如下： 采用两步整定法，先将主回路控制规律和参数设置为，,,用单回路控制系统的衰减曲线法整定副回路控制规律参数。当时图形如下： 当时图形如下： 通过验证副回路采用P或PI控制都无法符合衰减法条件，故采用一次整定法确定主回路，时取得的效果较理想 其两波峰点坐标分别为（33.87,1.321），（84.55，1.046），得，，利用衰减法曲线法整定PI计算公式，，整定后的阶跃响应曲线如图： 利用衰减法曲线法整定PID计算公式，，整定后的阶跃响应曲线如图： 在此系统下加入200s时刻为1的二次扰动仿真图如下： 结果为： 结果表明二次扰动对系统产生0.4的超调量。 2）将延迟环节放在副回路的状态，在simulink中建立如图所示的串级控制系统： 验证后还是无法实现两步整定法的衰减，还是采用一步整定法，，时取得的效果较理想 波峰坐标为（44.27,0.6192），（99.93,0.5208）得，，利用衰减法曲线法整定PI计算公式，，整定后的阶跃响应曲线如图： 利用衰减法曲线法整定PID计算公式，，整定后的阶跃响应曲线如图： 在200S后加入常量为0.5的2次扰动仿真图如下 结果如图 依据结果可知二次扰动对延时在主回路时的控制系统影响更小。 4、（20分）如图是一种带的Smith预估补偿控制系统。试导出系统对干扰和实现完全补偿的条件。为抗干扰反馈控制器，为测量反馈控制器，为主控制器，为被控对象线性部分的传递函数。 5、(25分)温度流量解耦控制系统的设计与仿真 已知被控对象传递函数为： ， 控制器传递函数为,采用对角阵解耦法来做。 1）确定解耦控制器的另外两个控制器传递函数 2）画出温度流量解耦控制系统的系统方框图 3）画出无解耦控制器的控制系统的系统方框图 4）用Matlab的simulink画出上述两个系统 5）选PID调节器的参数使解耦控制系统的控制性能较好，并画出系统的单位阶跃响应曲线 6）观察无解耦控制器时控制系统的耦合现象和有解耦控制器时控制系统的无耦合现象，并说明原因。 要求： 第1和第4题可以采用手写，其它3题要进行仿真设计，手写和打印均用A4纸； 严禁抄袭，发现一律不及格； 时间安排：11月20日上午11点前，以班级为单位收齐后交到东6B114，11月21日答辩。未交的一律不准参加答辩。