軟件設(shè)計(jì)詳細(xì)題目

1、軟件設(shè)計(jì)題目匯總題目1某冶金工業(yè)過程焙燒爐的數(shù)學(xué)模型為:G(s)Kpe1 TpS比例系數(shù)Kp = 126 160，慣性時(shí)間常數(shù)Tp = 250 320s，爐口溫度變化的時(shí)滯時(shí)間 為10 20s，輸出爐口溫度要求盡可能穩(wěn)定在855 °C。數(shù)字仿真時(shí)取采樣周期 Ts =10s , Kp = 148 , Tp = 286 ,10s，即仿真模型為：控制要求：1. 采用位置式PID實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如工作時(shí)間為 100s時(shí)，過程參數(shù)Kp由148 160 , Tp由286 320 ;工作時(shí)間為200s時(shí)，過程參數(shù) Kp由148T

2、 130，Tp由286 250時(shí)，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，PID參數(shù)是否選取合適，討論P(yáng)ID其響應(yīng)速度與魯棒性問題。題目2以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平 衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量 Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：Y(s) 3.4(0.9s 1)L(s) (28.3s 1)(17.5s 1)將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真，輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的PRBS信號(hào)，輸出測量噪聲e(k) 是(0, 1 )的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。 這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值y (k)與 u (k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 采樣周期T

3、= 1，編程產(chǎn)生輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，保存在 .txt文件中2. 數(shù)據(jù)長度取200，在不同的噪聲水平下(噪聲方差=0.0,0.5,1.0 )，采用遞推最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出誤差 曲線。題目3某冶金工業(yè)過程焙燒爐的數(shù)學(xué)模型為:G(s)Kpe '1 TpS比例系數(shù)Kp= 126 160，慣性時(shí)間常數(shù)Tp = 250 320s，爐口溫度變化的時(shí)滯時(shí)間 為10 20s，輸出爐口溫度要求盡可能穩(wěn)定在855 °C。數(shù)字仿真時(shí)取采樣周期 Ts= 5s , Kp = 1

4、69 , Tp = 290 ,10s，即仿真模型為：控制要求：1. 采用抗積分飽和 PID控制算法實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用ISTE法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如時(shí)滯時(shí)間由10 T 30時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目4以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：Y(s) 2.61(1.6s 1)e2sL(s) (30.3s 1)(7.5s 1)控制要求：1. 采樣周期取為1s，利用不完全微分PID控制算法將塔頂輕組

5、分含量控制在0.982. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如兩時(shí)間常數(shù)分別由30.3 t45和7.5 t20時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生軟件設(shè)計(jì)詳細(xì)題目改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目5以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：12sY(s) 3.4(0.9s 1)e !(s)(28.3s 1)(17.5s 1)控制要求：1. 采用Smith純滯后補(bǔ)償PID控制算法將塔頂輕組分含量控制在0.992. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3.

6、整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如滯后時(shí)間由12 T24，幵環(huán)增益由3.4T6時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目6以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平 衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：Y(s) 4(2.6s 1)e2sL(s) (34.3s 1)(6.5s 1)控制要求：1. 采樣周期為1s，利用微分先行PID控制算法將塔頂輕組分含量控制在0.982. 采用Z_N法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如滯后時(shí)間由 2T5時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)

7、速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目7連鑄機(jī)拉矯輥的液壓壓下裝置是一個(gè)電液伺服系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自動(dòng)控制動(dòng)作的關(guān)鍵，在冶金行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。通過機(jī)理分析可知，該電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)，經(jīng)過線性化處理后，其傳遞函數(shù)形式為：該液壓壓下控制系統(tǒng)真實(shí)參數(shù)為：增益K = 11，阻尼比=0.3，固有頻率=200rad/s。將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真，輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的PRBS信號(hào)，輸出測量噪聲e(k)是(0，1 )的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。這個(gè)系統(tǒng) 的輸出釆樣值y (k)與u (k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)

8、。完成內(nèi)容：1. 采樣周期T = 1，編程產(chǎn)生輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并保存2. 數(shù)據(jù)長度取300，在不同的噪聲水平下(噪聲方差=0.0,0.5,1.0,5.0 )，采用基本最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出誤差曲線。題目8以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：Y(s) 3.4(0.9s 1)e8sL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真， 輸入信號(hào)u(k)是幅值為1

9、的PRBS信號(hào)，噪聲e(k)是(0，1)的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。 這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值y (k)與u (k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容:1. 采樣周期T = 4，編程產(chǎn)生PRBS輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并保 存2. 數(shù)據(jù)長度取200 ,在不同的噪聲水平下（噪聲方差=0.0,0.5,1.0,5.0 ），采用基本最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入（如單位階躍）作用下的輸出曲線、輸出誤差 曲線。題目9連鑄機(jī)拉矯輥的液壓壓下裝置是一個(gè)電液伺服系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自動(dòng)控制動(dòng)作的關(guān)鍵，在冶金行

10、業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。通過機(jī)理分析可知，該電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)，經(jīng)過線性化處理后，其傳遞函數(shù)形式為：G(s)K2s(2 2 s 1)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)可知，該液壓壓下控制系統(tǒng)中增益K = 11，阻尼比 =0.2，固有頻率 =350rad/s。該系統(tǒng)常采用PID控制，其中PID參數(shù)的選取對(duì)控制效果的影 響至關(guān)重要?？刂颇繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的連續(xù)可調(diào)，超調(diào)小，并保證無靜態(tài)誤差。控制要求：1. 采用帶死區(qū)的 PID控制算法實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)工作時(shí)間到達(dá)200s時(shí)，輸出端出現(xiàn)寬度為50s，幅值為0.4的干擾時(shí)，討論P(yáng)ID控制的抗擾動(dòng)性，說明上

11、述PID參數(shù)是否選取合適。題目10連鑄機(jī)拉矯輥的液壓壓下裝置是一個(gè)電液伺服系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自動(dòng)控制動(dòng)作的關(guān)鍵，在冶金行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。通過機(jī)理分析可知，該電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)，經(jīng)過線性化處理后，其傳遞函數(shù)形式為:G(s)K2ss(T 2s 1)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)可知，該液壓壓下控制系統(tǒng)中增益K= 8,阻尼比 =0.3，固有頻率 =200rad/s。該系統(tǒng)常采用PID控制，其中PID參數(shù)的選取對(duì)控制效果的影 響至關(guān)重要?？刂颇繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的連續(xù)可調(diào)，超調(diào)小，并保證無靜態(tài)誤差?？刂埔螅?. 采用增量式 PID控制算法實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3. 整定效

12、果驗(yàn)證：當(dāng)工作時(shí)間到達(dá)200s時(shí)，輸出端出現(xiàn)寬度為50s，幅值為0.4的干擾時(shí)，討論P(yáng)ID控制的抗擾動(dòng)性，說明上述PID參數(shù)是否選取合適。題目11某冶金工業(yè)過程焙燒爐的數(shù)學(xué)模型為:G(s)Kpe_1 TpS比例系數(shù)Kp = 126 160，慣性時(shí)間常數(shù)Tp = 250 320s，爐口溫度變化的時(shí)滯時(shí)間 為10 20s，輸出爐口溫度要求盡可能穩(wěn)定在855 °C。數(shù)字仿真時(shí)取采樣周期 Ts= 10s，Kp = 130，Tp = 266，10s，即仿真模型為:控制要求：1. 采用梯形積分PID實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用Z N法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如工作時(shí)間為

13、 150s時(shí)，過程參數(shù)Kp由130 T156，Tp由266 280，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，PID參數(shù)是否選取合適，討論P(yáng)ID其響應(yīng)速度與魯棒性問題。題目12某冶金工業(yè)過程焙燒爐的數(shù)學(xué)模型為:將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真，輸入信號(hào)u(k)是幅值為0.5的PRBS信號(hào)，噪聲e(k)是(0，1 )的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值y (k)與u(k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 采樣周期T = 10,編程產(chǎn)生PRBS輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)， 并保存2. 數(shù)據(jù)長度取200，在不同的噪聲水平下(噪聲方差=0.0,0.5,1.0,5.

14、0 )，采用基本最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出 誤差曲線。題目13釆用一個(gè)二階系統(tǒng)的模型代替真實(shí)系統(tǒng)，其差分方程表達(dá)式為：z(k) 1.5z(k 1) 0.7z(k 2)1.0u(k 1) 0.5u(k 2) e(k)將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真， 輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的PRBS信號(hào)，噪聲e(k)是(0，1)的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值z (k)與u (k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 編程產(chǎn)生PRBS輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸

15、出數(shù)據(jù)，并保存2. 數(shù)據(jù)長度取100，在不同的噪聲水平下(噪聲方差=0.0,0.5,1.0,5.0 )，采用基本最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。軟件設(shè)計(jì)詳細(xì)題目3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出誤差曲線。題目14釆用一個(gè)二階系統(tǒng)的模型代替真實(shí)系統(tǒng)，其差分方程表達(dá)式為：z(k) 2.5z(k 1) 1.3z(k 2)1.8u(k 2) 1.4u(k 3) e(k)將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真， 輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的PRBS信號(hào)，噪聲e(k)是(0，1)的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。 這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值z (k)與u (k)

16、作 為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 編程產(chǎn)生PRBS輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并保存2. 數(shù)據(jù)長度取200，在不同的噪聲水平下(噪聲方差 =0.0,0.5,1.0 )采用遞推 最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出 誤差曲線。題目15以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平 衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量 Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：丫(s)3.4(0.9s1)eL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)控制要求：1. 采用積

17、分分離PID控制算法將塔頂輕組分含量控制在0.992. 采用繼電法整定 PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如滯后時(shí)間由4T 8，幵環(huán)增益由3.4T6時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改 變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目16采用二階帶滯后的系統(tǒng)模型如下：y(k) 0.125y(k1) 0.69y(k 2) 1.4u(k d) 1.23u(k d 1) e(k)其中干擾信號(hào)e(k)是(0,1 )的正態(tài)分布序列，它的方差為=0.3，0.6 ; d = 2為滯后步長。在控制過程中，幵始加入幅度為1的單位階躍信號(hào)，到第150周期加入幅度為一20 %的階躍

18、干擾，在第300周期干擾消失。由于輸出中帶有很大的噪音信 號(hào)，故將數(shù)字濾波技術(shù)中常見的低通濾波器用于偏差控制，濾掉其中的噪音信號(hào)， 然后在對(duì)其進(jìn)行 PID計(jì)算，得到實(shí)際的控制量。該方法在噪聲較強(qiáng)的環(huán)境下，可以 得到較好的控制效果?？刂埔螅?. 采用帶低通濾波器的增量式PID控制實(shí)現(xiàn)上述過程的穩(wěn)定控制。2. 用繼電法整定PID參數(shù)3. 分析不同濾波器參數(shù)對(duì) PID控制的影響。題目17以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平 衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量 Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：Y(s) 3.4(0.9s 1)(28.3s 1)(17.5s 1)蒸汽量V看作

19、是擾動(dòng)變量，其均值為1，與輸出之間的傳遞函數(shù)為：控制要求：1. 采用前饋+反饋 PID控制算法將塔頂輕組分含量控制在0.99 (說明，此例中前饋控制器的傳函是不可實(shí)現(xiàn)的，即分子階次高于分母階次，需要在分母 中補(bǔ)充兩個(gè)實(shí)際微分環(huán)節(jié)，此時(shí)干擾不可能完全抵消)。2. 采用Z N法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如滯后時(shí)間由8T12，幵環(huán)增益由3.4T6時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改 變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目18陶瓷掃成爐的氣氛控制系統(tǒng)，通過實(shí)測，可知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：測量輸出帶有零均值，方差為 0.1的高斯白噪聲。在控制過程中，幵始

20、加入幅度為1的單位階躍信號(hào)，到第100周期負(fù)載出現(xiàn)為30 %和50 %干擾?？刂埔螅?. 采用單神經(jīng)元自適應(yīng) PID控制實(shí)現(xiàn)上述過程的穩(wěn)定控制。2. 分析單神經(jīng)元自適應(yīng) PID控制的快速性與抗干擾能力。3. 分析不同學(xué)習(xí)速率對(duì)系統(tǒng)控制的影響。題目19連鑄機(jī)拉矯輥的液壓壓下裝置是一個(gè)電液伺服系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自動(dòng)控制動(dòng)作的關(guān)鍵，在冶金行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。通過機(jī)理分析可知，該電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)，經(jīng)過線性化處理后，其傳遞函數(shù)形式為：G(s)-s(篤 2s 1)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)可知，該液壓壓下控制系統(tǒng)中增益K= 9,阻尼比 =0.2，固有 頻率 =300rad/s。該系統(tǒng)常采用

21、PID控制，其中PID參數(shù)的選取對(duì)控制效果的影 響至關(guān)重要?？刂颇繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的連續(xù)可調(diào)，超調(diào)小，并保證無靜態(tài)誤差?？刂埔螅?. 采用變速積分PID控制算法實(shí)現(xiàn)單位階躍響應(yīng)控制2. 采用ISTE法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)工作時(shí)間到達(dá)150s時(shí)，輸出端出現(xiàn)寬度為30s，幅值為0.5的干擾時(shí)，討論P(yáng)ID控制的抗擾動(dòng)性，說明上述PID參數(shù)是否選取合適。題目20以中等純度的精餾塔為研究對(duì)象，考慮到不等分子溢流的影響和非理想的汽液平衡，可以得到塔頂產(chǎn)品輕組分含量Y與回流量L之間的傳遞函數(shù)為：2sY(s) 3.4(0.9s 1)eL(s) (28.3s 1)(17.5s 1)其中由于現(xiàn)場環(huán)

22、境干擾，輸出帶有測量噪聲是(0，1 )的正態(tài)分布序列，它的方差為 =0.5。由于輸出中帶有很大的噪音信號(hào)，故將數(shù)字濾波技術(shù)中常見的低通濾波 器用于偏差控制，濾掉其中的噪音信號(hào)，然后在對(duì)其進(jìn)行PID計(jì)算，得到實(shí)際的控制量。該方法在噪聲較強(qiáng)的環(huán)境下，可以得到較好的控制效果?？刂埔螅?. 采用帶低通濾波器的增量式PID將塔頂輕組分含量控制在 0.99 o2. 用ISTE法整定PID參數(shù)3. 在控制過程中，到第 150周期加入幅度為一20 %的階躍干擾，在第 300周 期干擾消失。分析PID參數(shù)的抗干擾性。題目21采用帶時(shí)滯環(huán)節(jié)的高階系統(tǒng)作仿真對(duì)象，其傳遞函數(shù)為G(s)0.1s 104320.000

23、4s0.0454 s 0.555s1.51s 11輸入為單位階躍信號(hào)，采樣周期為0.05s，該系統(tǒng)是個(gè)不穩(wěn)定系統(tǒng)?？刂埔?1. 采用增量式PID控制算法實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的穩(wěn)定控制2. 采用Z N整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如滯后時(shí)間由0.210.4,討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目22連鑄機(jī)拉矯輥的液壓壓下裝置是一個(gè)電液伺服系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自動(dòng)控制動(dòng)作的關(guān)鍵，在冶金行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。通過機(jī)理分析可知，該電液伺服控制系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)，經(jīng)過線性化處理后，其傳遞函數(shù)形式為：該液壓壓下控制系統(tǒng)真實(shí)參

24、數(shù)為：增益K = 2，阻尼比=0.2，固有頻率=150rad/s。將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真，輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的PRBS信號(hào)，輸出測量噪聲e(k)是(0，1 )的正態(tài)分布序列，它的方差是可以調(diào)整的。這個(gè)系統(tǒng) 的輸出釆樣值y (k)與u (k)作為已知數(shù)據(jù)，采用最小二乘法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 采樣周期T = 2，編程產(chǎn)生輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并保存2. 數(shù)據(jù)長度取300，在不同的噪聲水平下(噪聲方差=0.0,0.5,1.0,5.0 )，采用遞推最小二乘方法完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸

25、出曲線、輸出誤差曲線題目23在連續(xù)生產(chǎn)中，前一設(shè)備的出料往往是下一設(shè)備的進(jìn)料，為保證生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該從全局來考慮。如乙烯生產(chǎn)裝置中，前后串聯(lián)了8個(gè)塔進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，選取其中兩個(gè)，如圖所示。該系統(tǒng)為均勻控制，即允許甲塔液位 在一定限度內(nèi)波動(dòng)，與此同時(shí)讓流量作平穩(wěn)緩慢變化。設(shè)主回路傳遞函數(shù)為，副回 路傳遞函數(shù)為。流量和液位的測量都帶有帶有零均值，方差為0.05的高斯白噪聲。要求液位基本控制50 %左右，可波動(dòng)范圍為75 % 30 %，流量基本控制在0.5,上 下波動(dòng)不超過2%，以確保乙塔進(jìn)料穩(wěn)定?？刂埔螅?. 采用微分先行PID控制實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的控制。2. 采用增量式PI控制

26、實(shí)現(xiàn)流量 的快速跟蹤，且波動(dòng)范圍較 小。3. 采用經(jīng)驗(yàn)方法分別對(duì)上述兩個(gè)PID控制器參數(shù)進(jìn)行整定。題目24某冶金工業(yè)過程焙燒爐的數(shù)學(xué)模型為:G（s）Kpe '1 TpS比例系數(shù)Kp= 126 160，慣性時(shí)間常數(shù)Tp = 250 320s，爐口溫度變化的時(shí)滯時(shí)間 為 30 40s，輸出爐口溫度要求盡可能穩(wěn)定在855 °C。40s，即仿真模型為:數(shù)字仿真時(shí)取采樣周期 Ts= 2s，Kp = 169，Tp = 290，控制要求：1. 采用Smith純滯后補(bǔ)償PID控制算法實(shí)現(xiàn)爐溫控制2. 采用ISTE法整定PID參數(shù)3. 整定效果驗(yàn)證：當(dāng)被控過程參數(shù)時(shí)變時(shí)，如時(shí)滯時(shí)間由40 16

27、0時(shí)，討論P(yáng)ID控制的響應(yīng)速度與魯棒性問題，考察當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，上述PID參數(shù)是否選取合適。題目25采用二階帶滯后的系統(tǒng)模型如下：y(k) 0.46y(k 1) 1.64y(k2) 2.3u(k d) 1.932u(k d 1) e(k)其中e(k)是均值為零的高斯白噪聲信號(hào)，滯后步長d = 3。將此系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上仿真，輸入信號(hào)u(k)是幅值為1的M序列信號(hào)。這個(gè)系統(tǒng)的輸出釆樣值z (k)與u (k)作為已 知數(shù)據(jù)，采用NLJ法估計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。完成內(nèi)容：1. 編程產(chǎn)生M序列輸入信號(hào)，送入系統(tǒng)，獲得相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并保存2. 數(shù)據(jù)長度取100，在不同的噪聲水平下(噪聲方差 =0.1,0

28、.5,1.5 )，采用NLJ方法 完成對(duì)上述系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)，并與真實(shí)值比較。3. 畫出實(shí)際系統(tǒng)和辨識(shí)系統(tǒng)在相同輸入(如單位階躍)作用下的輸出曲線、輸出誤差曲線。題目26陶瓷掃成爐的氣氛控制系統(tǒng)，通過實(shí)測，可知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為:測量輸出帶有零均值，方差為 0.1的高斯白噪聲。在控制過程中，幵始加入幅度為1的單位階躍信號(hào)，到第100周期負(fù)載出現(xiàn)為30 %和50 %干擾?？刂埔螅?. 采用增量式PID控制實(shí)現(xiàn)上述過程的穩(wěn)定控制。2. 采用NLJ方法完成對(duì)PID參數(shù)的整定。3. 分析系統(tǒng)的響應(yīng)快速性和抗干擾性能。題目27一串級(jí)控制系統(tǒng)如圖所示，其中主控制器為溫度控制器，副控制器為流量控制器。主回路傳遞

29、函數(shù)為，副回路傳遞函數(shù)為控制要求：1. 采用增量式PID控制實(shí)現(xiàn)溫度恒定控制。2. 采用增量式PI控制實(shí)現(xiàn)流量的快速跟蹤。3. 采用Z - N方法分別對(duì)上述兩個(gè) PID控制器參數(shù)進(jìn)行整定。題目28 一個(gè)以狀態(tài)方程表示的線性系統(tǒng)，其仿真模型如下:1 a3 FX1&以3dt7.0 Fx? ci X3 dt1.75 FX3 &2乂3 dtF 8.75 a1式中，狀態(tài)初值為：x°= 0.18830.25070.0467 T，參數(shù) a 的真值為 a= 17.57351.2。上述模型的仿真輸出作為觀測值完成內(nèi)容：1. 編程完成仿真數(shù)據(jù)的獲取。2. 選擇初始參數(shù)值a=50100100，用NLJ方法估計(jì)系統(tǒng)參數(shù)a3. 畫出實(shí)