过程控制课程设计题目
2010秋过程控制课程设计题目(0702203)
1. 一大型煤气炉的供气阀门开度变化∆u =15%、持续∆t =2min 后结束，若炉温度控制系统的正常工作点为500℃，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
δp ≤30%的无差温度控制系统。
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； （4） 对设计系统进行仿真，整定运行参数。 设计人：
2. 对一个电阻式处理炉装置作如下实验，在温度控制稳定时，在开环状态下将执行器的输入信号增加∆I r =5mA ，持续∆t =2min 后结束，若炉温度控制系统的正常工作点为240℃，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δp ≤25%的无差温度控制系统。
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； （4） 对设计系统进行仿真，整定运行参数。 设计人：
3. 在模壳浇铸、焙烧时常用燃油炉，烧制过程中需要对温度加以控制，对一个燃油炉装置进行如下实验，在温度控制稳定到900℃时，在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约
10%，即∆I q =2. 5T /h ，持续∆t =1min 后结束，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δp ≤25%的无差温度控制系统。
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； （5） 对设计系统进行仿真，整定运行参数。 设计人：
4. 在轧钢车间加热炉采用多点温度均值控制系统。若已知加热炉传递函数为
8
'(s ) =G 0e -100s
180s +1检测变送器的传函为
G m (s ) =
0. 107
≈0. 107e -10s
10s +1
试设计加热炉温度均值控制系统。具体设计要求如下: （1） 根据已知条件确定广义对象的传递函数；
（2） 根据对象特征选择可行的控制方案（PID 、微分先行、Smith 预估等），给出相应闭环
系统原理图；
（3） 仿真比较不同控制方式下，系统的抗干扰特性和跟踪特性研究（动态和静态性能）； （4） 通过仿真结果分析选择一种较为理想的控制方案，给出带控制点的控制流程图和闭环
系统原理图；
（5） 选择控制规律对设计系统进行仿真整定运行参数。 设计人：
5. 已知一多容水位对象采用单回路控制时达不到控制要求。若被控广义对象可以用两个串联环节表示，其中副对象传递函数为
G 02(s ) =
1
8s +1
主对象的传函为
G 01(s ) =
1
(4s+1)(10s +1)
试设计串级液位控制系统。具体设计要求如下:
（1） 分析串级控制系统对改善控制系统性能方面的作用；
（2） 设计相应的串级液位控制系统，给出带控制点的控制流程图和系统原理图； （3） 仿真研究单回路和串级系统在单位阶跃扰动（一次扰动和二次扰动）下系统的动态响
应；
（4） 对设计好的系统进行参数整定。 设计人：
6. 在油加热炉控制系统中，通过阶跃响应特性试验得到控制通道广义对象传函为
4. 5-3s
G 0(s ) =e
8s +1原料油流量扰动通道的传函为
G d (s ) =
2. 8-3s
e 10s +1
若生产过程中燃料油流量是一可测的变化幅值较大较为频繁的扰动，试设计前馈——反馈加热炉温度控制系统。具体设计要求如下: （1） 根据被控对象的特点选择前馈方式；
（2） 设计相应的温度控制系统，给出带控制点的控制流程图和系统原理图（给出带控制点
的控制流程图，控制系统原理图等）；
（3） 仿真研究静态和动态前馈时，系统的扰动特性和跟踪特性； （4） 选择控制规律对设计系统进行仿真整定运行参数。 设计人： 21-24
号
7. 在精馏塔的精馏过程中，由蒸汽加热塔釜底部留出液体，变为蒸汽与进料逆向流动进行热交换，其间需要控制提馏段的温度恒定。若已知主对象传递函数为
G 01(s ) =
5
e -7s
(6s +1)(15s +1)
副对象的传函为
G 02(s ) =5
液体进料量是随上游产量变化，波动较大，且干扰通道的传递函数为
5
G D (s ) =e -10s
8s +1试设计精馏塔温度控制系统。具体设计要求如下: （1） 根据被控对象的特点选择前馈方式；
（2） 设计相应的温度控制系统，给出带控制点的控制流程图和系统原理图（给出带控制点
的控制流程图，控制系统原理图等）；
（3） 仿真研究静态和动态前馈时，系统的扰动特性和跟踪特性； （4） 选择控制规律对设计系统进行仿真整定运行参数。
设计人： 25-28
号