《過(guò)程控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱

1、過(guò)程控制系統(tǒng)課程教學(xué)和考試大綱一、教學(xué)基本要求 本課程主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)方法對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)建模、過(guò)程檢測(cè)控制儀表選型和工業(yè) 過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的基本原理和基本設(shè)計(jì)方法。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，具體要求如下：1、了解過(guò)程控制發(fā)展概況、特點(diǎn)和過(guò)程控制系統(tǒng)的組成及分類(lèi)。2、掌握用實(shí)驗(yàn)方法（階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)）建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基本思路和方法；理解自平衡 能力和無(wú)自平衡能力對(duì)象的有關(guān)概念，掌握階躍響應(yīng)曲線法和脈沖響應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)建模方法，了解最小 二乘建模方法。3、了解檢測(cè)儀表的分類(lèi)、選型和過(guò)程控制儀表基本原理。理解過(guò)程變量檢測(cè)和過(guò)程控制儀表的 基本概念，掌握五大類(lèi)參數(shù)檢測(cè)與變送的傳感器特性與選型

2、的基本方法；了解 PID 調(diào)節(jié)器基本原理和 構(gòu)成。4、掌握過(guò)程控制系統(tǒng)的各種工程設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)掌握單回路控制系統(tǒng)和串級(jí)控制系統(tǒng)的工程設(shè) 計(jì)方法；掌握其它復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；了解先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)。二、教學(xué)內(nèi)容及要求1、過(guò)程控制系統(tǒng)的基本概況（一）教學(xué)內(nèi)容1）過(guò)程控制發(fā)展概況2）過(guò)程控制的特點(diǎn)3）過(guò)程控制系統(tǒng)的組成及其分類(lèi)（二）教學(xué)要求 教學(xué)要求是：本章簡(jiǎn)要介紹過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展概況、組成、分類(lèi)和特點(diǎn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)各章 內(nèi)容之前，先對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的總體情況有一個(gè)概要了解。達(dá)到了解過(guò)程控制發(fā)展經(jīng)歷的幾個(gè)階段的 特點(diǎn)、理論基礎(chǔ)、主要儀表和系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；了解 過(guò)程控制的特點(diǎn)；了解過(guò)程控制系統(tǒng)的組

3、成及其 分類(lèi)；了解“過(guò)程控制工程”課程的性質(zhì)和任務(wù)。重點(diǎn)是：過(guò)程控制系統(tǒng)的組成；過(guò)程控制系統(tǒng)的分類(lèi)方法；過(guò)程控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。2、過(guò)程控制系統(tǒng)建模（一）教學(xué)內(nèi)容1）被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型類(lèi)型和表示方法2）有自平衡過(guò)程和無(wú)自平衡過(guò)程3）機(jī)理分析法建模4）試驗(yàn)法建模（階躍響應(yīng)曲線法和矩形脈沖響應(yīng)曲線法）5）最小二乘法建模6）試驗(yàn)法建模的計(jì)算機(jī)編程實(shí)踐（二）教學(xué)要求 教學(xué)要求是：了解過(guò)程建模的基本概念和被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型類(lèi)型和表示方法；理解有自平衡過(guò)程和無(wú)自平衡過(guò)程的物理意義；掌握有自平衡能力和無(wú)自平衡能力對(duì)象的機(jī)理分析建模方法；理解并 熟練掌握階躍響應(yīng)曲線法和脈沖響應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)建模方法的各種基本算

4、法和驗(yàn)證條件；理解掌握最小二 乘建模方法； 能夠利用 MatLab 或者其它編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)單容或多容對(duì)象試驗(yàn)法建模中的幾種算法 （計(jì)算 法、兩點(diǎn)法、面積求系數(shù)方法）的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐。3、過(guò)程檢測(cè)和控制儀表（一）教學(xué)內(nèi)容1）過(guò)程變量檢測(cè)的基本概念和檢測(cè)方法2）五大類(lèi)參數(shù)檢測(cè)與變送的傳感器分類(lèi)、特性及工作原理3）檢測(cè)儀表的選型原則和方法4）過(guò)程控制儀表的分類(lèi)與基本特性（二）教學(xué)要求教學(xué)要求是： 了解過(guò)程變量檢測(cè)的基本概念和檢測(cè)方法， 能夠計(jì)算儀表的精度和利用精度要求進(jìn)行 儀表選型；理解五大類(lèi)參數(shù)檢測(cè)與變送的傳感器分類(lèi)、特性及工作原理；掌握五大類(lèi)參數(shù)檢測(cè)與變送 的傳感器特性與選型的基本方法；了解過(guò)程控

5、制儀表的分類(lèi)。4、單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)（一）教學(xué)內(nèi)容1）過(guò)程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)步驟2）單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和分析3）檢測(cè)、變送器選擇4）執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）選擇，主要包括：執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的基本組成、分類(lèi)和氣動(dòng)執(zhí)行器工作原 理；氣動(dòng)執(zhí)行器的理想和工作流量特性；執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的選型原則和內(nèi)容5）控制器選擇，主要包括： DDZ-III 型 PID 調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成和工作原理， PID 控制規(guī)則的主要 作用和基本形式； PID 調(diào)節(jié)器選擇（調(diào)節(jié)規(guī)則；正反作用；參數(shù)整定）6）過(guò)程控制系統(tǒng)的投運(yùn)和控制器參數(shù)整定7）單回路控制系統(tǒng)的工程實(shí)例分析（二）教學(xué)要求 教學(xué)要求是：了解工業(yè)過(guò)程中單

6、回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求和設(shè)計(jì)步驟，以及過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 主要內(nèi)容和針對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行的安全防護(hù)措施；理解單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和性能指標(biāo)， 熟練掌握被控量和控制量的選擇原則，能夠?qū)^(guò)程進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，掌握被控過(guò)程各種參數(shù)對(duì)系 統(tǒng)特性和被控量、控制量的選取影響；了解檢測(cè)、變送器的選擇原則，并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算選取；理解執(zhí) 行器（調(diào)節(jié)閥）的基本組成和分類(lèi)，掌握氣動(dòng)執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，理解和掌握?qǐng)?zhí)行器的四 類(lèi)理想流量特性曲線、特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，熟練掌握實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)的工作流量特性，并根 據(jù)過(guò)程控制系統(tǒng)要求分析和確定工作流量特性和理想流量特性，了解調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式和材料選擇。 熟

7、練掌握根據(jù)過(guò)程控制系統(tǒng)要求分析和確定工作流量特性和理想流量特性；理解 PID 控制規(guī)律對(duì)系統(tǒng) 性能的影響、應(yīng)用場(chǎng)合和控制規(guī)律的選擇原則；了解過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，掌握模擬合數(shù)字 PID 控制算法；了解控制系統(tǒng)的投運(yùn)，熟練掌握幾種常用的控制器參數(shù)工程整定方法；能夠按照 上述單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，針對(duì)實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行單回路控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和各 種設(shè)備的選型。5、串級(jí)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)(一)教學(xué)內(nèi)容1) 串級(jí)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程2) 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與性能分析3) 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4) 串級(jí)控制系統(tǒng)運(yùn)行和參數(shù)整定5) 串級(jí)控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用范圍(二)教學(xué)要求 教學(xué)

8、要求是：了解串級(jí)控制系統(tǒng)的基本組成和串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程；掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的特 點(diǎn)，能夠針對(duì)實(shí)際工藝生產(chǎn)工程進(jìn)行串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，畫(huà)出設(shè)計(jì)圖、方框圖，實(shí)現(xiàn)儀表選型、控 制器選型、調(diào)節(jié)閥選型等分析；理解串級(jí)控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用范圍；熟練掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要 求、設(shè)計(jì)內(nèi)容和串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法，能夠針對(duì)實(shí)際過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行串級(jí)控制系統(tǒng)的主 回路、副回路的選擇和各種設(shè)備的選型。6、復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)(一)教學(xué)內(nèi)容1) 前饋控制系統(tǒng)2) 大滯后補(bǔ)償控制3) 比值控制4) 分程與選擇性控制5) 多變量解耦控制Smith15 分。(二)教學(xué)要求 教學(xué)要求是：理解前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和針對(duì)的實(shí)際過(guò)程的應(yīng)用情況，掌握前饋控制系統(tǒng)的典型 結(jié)構(gòu)，理解前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和了解前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)工程整定方法；理解大滯后補(bǔ)償控制 基本思想，掌握常規(guī)大滯后控制方案，理解大滯后過(guò)程的 Smith 預(yù)估補(bǔ)償控制思想，熟練掌握 預(yù)估補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析；理解比值控制系統(tǒng)的基本概念，了解比值控制系統(tǒng)的控制方案和 比值控制的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定；理解分程與選擇控制系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)，了解分程與選擇控制系統(tǒng)工業(yè)應(yīng) 用；理解