过程控制课程设计任务书11

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1、二○一一～二○一二学年第一学期信息科学与工程学院课程设计任务书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化0803班指导教师：刘晓玉二○一一年十月一、基本情况课程编码：403034课程类别：必修课课程性质：实践课总学分：1学分总学时：1周课程对象：自动化2008级3班二、时间安排时间任务第一天指导老师给学生布置课程设计的任务及要求第一～第三天学生根据设计任务及要求，对系统进行分析并设计。第四天学生提交设计初稿，并接受指导老师的验收。第五天修改并完善设计，书写并提交课程设计报告。三、题目、任务及要求1.设计题目加热炉

2、温度控制系统设计2.设计任务图1所示加热炉，采用控制燃料气的流量来保证加热炉出口温度恒定。考虑以下两种扰动情况，试分别设计合理的控制方案，维持加热炉出口温度的恒定。1）总进料量是主要扰动且不可控扰动；2）燃料气阀前压力是主要扰动且不可控扰动。图1加热炉温度控制系统示意图3.设计要求已知加热炉传递函数为：调节阀传递函数为：温度检测变送单元传递函数为：要求：1）针对加热炉温度系统设计单回路控制方案1.1）画出控制系统方框图及实施方案图；1.2）设计PID调节器，实现对加热炉温度的无余差控制，设计包括PID调节规律的选择，及

3、PID参数的整定，要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P、I、D各参数整定的依据如何）；1.3）采用MATLAB对单回路控制系统进行仿真，仿真分三种情况：1.3.1）无干扰情况；1.3.2）总进料量有扰动情况，且扰动为在系统单位阶跃给定下投运10s后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声，进料量扰动通道的传递函数为；1.3.3）燃气阀前压力有扰动情况，且扰动为在系统单位阶跃给定下投运15s后施加的均值为0、方差为0.02的白噪声。要求对仿真结果进行评述。2）针对总进料量为主要扰动且不可控的情况设计前馈-反馈控制方案2

4、.1）画出控制系统方框图及实施方案图，并对方案予以简要说明；2.2）设进料量扰动通道的传递函数为，试设计相应的控制器（包括控制规律及控制参数的确定）；2.3）采用MATLAB对前馈-反馈控制系统在有、无进料量扰动情况下的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。3）针对燃料气阀前压力为主要扰动且不可控的情况设计串级控制方案2.1）画出控制系统方框图及实施方案图，并对方案予以简要说明；2.2）设燃气流量检测变送环节的传递函数为，试设计相应的控制器（包括控制规律及控制参数的确定）；2.3）采用MATLAB对串级控制系统在有、

5、无燃气阀前压力扰动情况下的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。四、设计报告及书写内容要求课程设计任务完成后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告。课程设计报告书的内容应包括以下部分：1）设计题目；2）设计任务分析（包括系统建模、单回路控制、前馈—反馈控制方案及串级控制方案的理论比较）；3）单回路PID控制的设计（包括PID参数的整定方法与步骤、Simulink的建模与仿真、有、无干扰情况下仿真结果的比较）；4）前馈—反馈控制系统的设计（包括前馈—反馈控制结构的设计、全补偿控制器的设计、Simulink的建模与仿真、

6、全补偿与非全补偿下抗干扰仿真结果的比较）；5）串级控制系统的设计（包括串级控制结构的设计、主副控制器的设计、Simulink的建模与仿真、有、无干扰情况下仿真结果的比较）；6）总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获）。五、考核方式指导老师负责验收结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。具体考核标准包含以下几个部分：1)设计要求分析是否正确（占20%）2)设计过程（包括编程代码及运行结果）是否正确（占60%）3)设

7、计报告是否清晰、有条理（占20%）二○一一～二○一二学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化0803班学号：200804134080姓名：王成杰指导教师：刘晓玉二○一一年十月附：单回路控制系统仿真模型