《过程装备控制技术及应用》课程教学大纲 Technology and application of process equipment control

过程装备控制技术及应用课程教学大纲课程名称：过程装备控制技术及应用课程编号：H03504英文名称：Technologyandapplicationof processequipment control课程属性：必修课学时：40学分：2.5先修课程：高等数学、电工电子学、过程装备自动控制原理适用专业：过程装备与控制工程专业本科一、课程简介该课程为过程装备与控制工程专业必修课之一，是以数学、电工电子学及有关学科为理论基础，基于生产实际和工程应用，介绍了生产过程中的自动控制、自动化仪表的工作原理及使用要求，并在此基础上重点介绍了过程模型的建立，各种过程控制系统的分析、设计、参数整定及工程应用等问题。通过理论教学，使学生掌握过程控制系统的基本理论、基本分析方法和基本实验技能，全面深入的了解并掌握各种控制系统的结构、工作过程及特点，学会分析对象的特性，根据对象特性设计合理的控制系统。了解控制工程的设计步骤及相关内容，为实际工程能力打下良好的基础。该课程主要采用多媒体课件、图片展示、实例分析、媒体资料等方式相结合的方式进行教学，积极整合已有的教改成果，广泛吸收国内外先进的教学经验，增加一些如探究式学习、情景式教学、任务式驱动等新的教学理念与新的教学模式，以增强课堂教学的生动性、趣味性和吸引力，最大程度上激发学生学习的主动性与积极性。二、课程内容及学时分配教学环节课时安排讲课合计习题课讨论课实验课上机其它36440第一单元：绪论（建议学时数：4学时）【学习自的和要求】1.知识掌握：了解过程控制系统的性质和任务，了解过程控制发展概况和过程控制的进展，掌握过程控制系统的组成及其特点，掌握过程控制系统的性能指标。2.能力培养：培养学生对过程控制系统的总体认识。3.教学方法：多媒体课件、媒体资料【重点】过程控制的任务；过程控制系统的组成与特点；过程控制系统的性能指标。【难点】过程控制系统的性能指标。第二单元：过程控制系统建模方法（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：理解过程控制系统建模的基本概念，掌握过程控制系统机理建模方法和测试建模方法两种基本的建模方法。2.能力培养：通过对过程控制系统建模方法的学习，能够正确选择合适的数学模型和建模方法来研究一般的过程控制系统。3.教学方法：多媒体课件、图片展示、实例分析【重点】过程控制系统机理建模方法中所涉及的单容对象，带延迟的单容对象以及无自平衡能力的单容对象的特性研究；过程控制系统测试建模方法中测定动态特性的时域法的相关研究。【难点】过程控制系统机理建模方法中单容对象，带延迟的单容对象以及无自平衡能力的单容对象的特性研究；过程控制系统测试建模方法中测定动态特性的时域法的相关研究第三单元：过程控制系统设计（建议学时数：4学时）

过程装备控制技术及应用课程教学大纲 课程名称：过程装备控制技术及应用 课程编号：H03504 英文名称：Technology and application of process equipment control 课程属性：必修课 学 时：40 学 分：2.5 先修课程：高等数学、电工电子学、过程装备自动控制原理 适用专业：过程装备与控制工程专业本科 一、课程简介 该课程为过程装备与控制工程专业必修课之一，是以数学、电工电子学及有关学科为理论基础， 基于生产实际和工程应用，介绍了生产过程中的自动控制、自动化仪表的工作原理及使用要求，并 在此基础上重点介绍了过程模型的建立，各种过程控制系统的分析、设计、参数整定及工程应用等 问题。通过理论教学，使学生掌握过程控制系统的基本理论、基本分析方法和基本实验技能，全面 深入的了解并掌握各种控制系统的结构、工作过程及特点，学会分析对象的特性，根据对象特性设 计合理的控制系统。了解控制工程的设计步骤及相关内容，为实际工程能力打下良好的基础。 该课程主要采用多媒体课件、图片展示、实例分析、媒体资料等方式相结合的方式进行教学，积 极整合已有的教改成果，广泛吸收国内外先进的教学经验，增加一些如探究式学习、情景式教学、 任务式驱动等新的教学理念与新的教学模式，以增强课堂教学的生动性、趣味性和吸引力，最大程 度上激发学生学习的主动性与积极性。 二、课程内容及学时分配 教 学 环 节 课 时 安 排 讲课 习题课 讨论课 实验课 上机 其它 合计 36 4 40 第一单元：绪论（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：了解过程控制系统的性质和任务，了解过程控制发展概况和过程控制的进展，掌 握过程控制系统的组成及其特点，掌握过程控制系统的性能指标。     2.能力培养：培养学生对过程控制系统的总体认识。     3.教学方法：多媒体课件、媒体资料 【重点】过程控制的任务；过程控制系统的组成与特点；过程控制系统的性能指标。 【难点】过程控制系统的性能指标。 第二单元：过程控制系统建模方法（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：理解过程控制系统建模的基本概念，掌握过程控制系统机理建模方法和测试建模方法 两种基本的建模方法。 2.能力培养：通过对过程控制系统建模方法的学习，能够正确选择合适的数学模型和建模方法来研 究一般的过程控制系统。 3.教学方法：多媒体课件、图片展示、实例分析 【重点】过程控制系统机理建模方法中所涉及的单容对象，带延迟的单容对象以及无自平衡能 力的单容对象的特性研究；过程控制系统测试建模方法中测定动态特性的时域法的相关研究。 【难点】过程控制系统机理建模方法中单容对象，带延迟的单容对象以及无自平衡能力的单容 对象的特性研究；过程控制系统测试建模方法中测定动态特性的时域法的相关研究。 第三单元：过程控制系统设计（建议学时数：4学时）

【学习目的和要求】1.知识掌握：掌握过程控制系统的设计步骤；掌握确定控制变量与控制方案的方法；了解过程控制系统硬件选择的相关知识；了解节流元件相关参数，流量计类型，掌握节流元件相关参数的计算；了解调节阀相关参数的计算，掌握调节阀的流量特性。2.能力培养：能够从理论和应用角度出发，根据过程控制系统的设计步骤，正确合理的针对不同的过程控制系统进行节流元件和调节阀的选择。3.教学方法：多媒体课件、实例分析、图片展示、媒体资料【重点】节流元件相关参数的计算，调节阀相关参数的计算以及调节阀的流量特性分析。【难点】调节阀的流量特性分析。第四单元：PID调节原理（建议学时数：12学时，其中讲课8学时，实验4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：介绍PID调节器的基本概念，掌握比例调节，积分调节，微分调节三者以及组合的调节原理；掌握数字PID控制的实现方法和各种改进算法；掌握PID参数的工程整定方法；了解几种较常见的智能PID控制方法2.能力培养：能够从理论和应用角度出发，掌握PID控制原理，应用以及PID参数的工程整定方法3.教学方法：多媒体课件、媒体资料【重点】比例调节，积分调节，微分调节三者以及组合的调节原理；数字PID控制的实现方法和各种改进算法；PID参数的工程整定方法。【难点】PID控制原理，PID参数的工程整定方法。第五单元：串级控制（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：掌握串级控制系统的基本原理和结构；掌握串级控制系统的特点；掌握串级控制系统的设计以及整定方法，举例说明串级控制系统的实际应用。2.能力培养：能够从理论上对串级控制系统进行分析，掌握串级控制系统的特点，能够根据实际需要设计串级控制系统。3.教学方法：多媒体课件、实例分析、媒体资料【重点】串级控制系统的基本原理和结构；串级控制系统的特点；串级控制系统的设计方法。【难点】串级控制系统的基本原理和结构；串级控制系统的设计方法第六单元：特殊控制方法（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：掌握比值控制系统，均匀控制系统，分程控制系统，选择性控制系统，阀位控制系统的基本原理、结构、设计以及工程应用。2.能力培养：针对现代工业生产中一些过程复杂、控制要求高、控制任务特殊的生产工程，能够结合实际需要，应用特殊控制方法进行设计。3.教学方法：多媒体课件、实例分析、媒体资料【重点】比值控制系统，均匀控制系统，分程控制系统，选择性控制系统的基本原理、结构以及设计。【难点】比值控制系统，均匀控制系统，选择性控制系统的基本原理、结构以及设计。第七单元：补偿控制（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：了解补偿控制的基本概念；掌握补偿控制的基本原理与结构；掌握前馈补偿的原理与设计方法；掌握Smith预估，大林算法等大延迟系统的补偿控制原理。2.能力培养：针对现代工业生产中的大延迟系统，能够结合实际需要，应用补偿控制方法进行设计。3.教学方法：多媒体课件、图片展示、媒体资料【重点】静态前馈控制，动态前馈控制，前馈-反馈控制，前馈-串级控制的基本结构；Smith预估，大林算法等大延迟系统的补偿控制原理

【学习目的和要求】 1.知识掌握：掌握过程控制系统的设计步骤；掌握确定控制变量与控制方案的方法；了解过程控制 系统硬件选择的相关知识；了解节流元件相关参数，流量计类型，掌握节流元件相关参数的计算； 了解调节阀相关参数的计算，掌握调节阀的流量特性。 2.能力培养：能够从理论和应用角度出发，根据过程控制系统的设计步骤，正确合理的针对不同的 过程控制系统进行节流元件和调节阀的选择。 3.教学方法：多媒体课件、实例分析、图片展示、媒体资料 【重点】节流元件相关参数的计算，调节阀相关参数的计算以及调节阀的流量特性分析。 【难点】调节阀的流量特性分析。 第四单元：PID调节原理（建议学时数：12学时,其中讲课8学时，实验4学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：介绍PID调节器的基本概念，掌握比例调节，积分调节，微分调节三者以及组合的调节 原理；掌握数字PID控制的实现方法和各种改进算法；掌握PID参数的工程整定方法；了解几种较常 见的智能PID控制方法。 2.能力培养：能够从理论和应用角度出发，掌握PID控制原理，应用以及PID参数的工程整定方法。 3.教学方法：多媒体课件、媒体资料 【重点】比例调节，积分调节，微分调节三者以及组合的调节原理；数字PID控制的实现方法和 各种改进算法；PID参数的工程整定方法。 【难点】PID控制原理，PID参数的工程整定方法。 第五单元：串级控制（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：掌握串级控制系统的基本原理和结构；掌握串级控制系统的特点；掌握串级控制系统 的设计以及整定方法，举例说明串级控制系统的实际应用。 2.能力培养：能够从理论上对串级控制系统进行分析，掌握串级控制系统的特点，能够根据实际需 要设计串级控制系统。 3.教学方法：多媒体课件、实例分析、媒体资料 【重点】串级控制系统的基本原理和结构；串级控制系统的特点；串级控制系统的设计方法。 【难点】串级控制系统的基本原理和结构；串级控制系统的设计方法。 第六单元：特殊控制方法（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：掌握比值控制系统，均匀控制系统，分程控制系统，选择性控制系统，阀位控制系统 的基本原理、结构、设计以及工程应用。 2.能力培养：针对现代工业生产中一些过程复杂、控制要求高、控制任务特殊的生产工程，能够结 合实际需要，应用特殊控制方法进行设计。 3.教学方法：多媒体课件、实例分析、媒体资料 【重点】比值控制系统，均匀控制系统，分程控制系统，选择性控制系统的基本原理、结构以 及设计。 【难点】比值控制系统，均匀控制系统，选择性控制系统的基本原理、结构以及设计。 第七单元：补偿控制（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握：了解补偿控制的基本概念；掌握补偿控制的基本原理与结构；掌握前馈补偿的原理与 设计方法；掌握Smith预估，大林算法等大延迟系统的补偿控制原理。 2.能力培养：针对现代工业生产中的大延迟系统，能够结合实际需要，应用补偿控制方法进行设 计。 3.教学方法：多媒体课件、图片展示、媒体资料 【重点】静态前馈控制，动态前馈控制，前馈-反馈控制，前馈-串级控制的基本结构；Smith预 估，大林算法等大延迟系统的补偿控制原理

【难点】前馈-反馈控制，前馈-串级控制的基本结构：Smith预估，大林算法等大延迟系统的补偿控制原理。三、考核方式及要求本课程采取闭卷考试和平时成绩相结合的形式进行考核。成绩比例为：期末考试成绩占总成绩的70%；平时成绩占总成绩的30%，其中出勤占平时成绩的30%、实验占平时成绩的40%、作业占平时成绩的30%。四、教材及参考书1.教材：《过程装备控制技术及应用》，王毅、张早校，化学工业出版社，2010.5《过程控制与集散系统》，方康灵主编，电子工业出版社，2009.12.参考书目：《过程控制与自动化仪表》，侯志林，机械工业出版社，2002《工业过程控制工程》，王树青主编，化工出版社，2003《自动化仪表与过程控制》，施仁、刘文江编，电子工业出版社，1991《过程控制》，金以慧，清华大学出版社，2000五、责任认定1.大纲执笔人：冯茜2.天纲审定人：3.制定时间：2011年11月

【难点】前馈-反馈控制，前馈-串级控制的基本结构；Smith预估，大林算法等大延迟系统的补 偿控制原理。 三、考核方式及要求 本课程采取闭卷考试和平时成绩相结合的形式进行考核。成绩比例为：期末考试成绩占总成绩的 70%；平时成绩占总成绩的30%，其中出勤占平时成绩的30%、实验占平时成绩的40%、作业占平时成 绩的30%。 四、教材及参考书   1.教材：《过程装备控制技术及应用》，王毅、张早校，化学工业出版社，2010.5 《过程控制与集散系统》，方康灵主编，电子工业出版社，2009.1 2.参考书目：《过程控制与自动化仪表》，侯志林，机械工业出版社，2002 《工业过程控制工程》，王树青主编，化工出版社，2003 《自动化仪表与过程控制》，施仁、刘文江编， 电子工业出版社，1991 《过程控制》，金以慧，清华大学出版社，2000 五、责任认定   1.大纲执笔人：冯茜   2.大纲审定人： 3.制定时间：2011年11月