《過程控制系統(tǒng)》課程教學大綱

《過程控制系統(tǒng)》課程教學大綱課程代碼：ABJD0408課程中文名稱:過程控制系統(tǒng)課程英文名稱：ProcessControlSystem課程性質：必修課程學分數(shù)：2.5學分課程學時數(shù)：40學時授課對象：自動化專業(yè)本課程的前導課程：自動控制原理、傳感器與檢測技術一、課程簡介過程控制工程是自動化專業(yè)打造特色的專業(yè)課程之一。通過課程的學習，掌握以溫度、壓力、流量等為表征的典型過程控制方法，了解過程建模和辨識的基本方法，熟悉儀表控制為基礎的過程控制工程各個環(huán)節(jié)及其組成，了解高性能和復雜過程控制工程的基礎知識，掌握相應的過程控制工程分析、設計和集成方法，初步具備自動化專業(yè)知識綜合應用能力和應用創(chuàng)新能力。二、教學基本內容和要求課程教學內容：第一章：緒論教學內容：過程、陶瓷生產過程、過程控制及過程控制工程和自動化儀表等概念體系的建立，過程控制相關理論和工程發(fā)展趨勢；重點：過程控制工程和自動化儀表的概念；難點：與陶瓷生產過程相結合，系統(tǒng)的闡述各相關概念的關系；教學要求：了解與過程控制相關的基本概念和過程控制工程理論發(fā)展趨勢，理解過程控制和過程控制工程。第二章：檢測與變送教學內容：檢測與變送的性能指標等基本概念，典型過程參數(shù)，溫度、壓力、流量、物位和成分的檢測方法與檢測儀表選型；重點：重點在于對于同一種參數(shù)不同類型儀表的特點及比較，儀表性能的表征和選型；難點：結合陶瓷生產過程控制要求講解儀表的選型和應用方法；教學要求：了解各類儀表的性能特點和使用方法，理解過程的復雜性和檢測的多樣性以及兩者之間的關系，掌握儀表選型和應用的基本方法。第三章：控制儀表教學內容：PID控制規(guī)律及其工程應用相關概念；模擬式和數(shù)字式調節(jié)器基本構成、特點和使用方法；重點：控制儀表的功能構成和PID控制規(guī)律的模擬和數(shù)字實現(xiàn)方法；難點：PID控制規(guī)律與理想PID控制規(guī)律的差異性，不同的實現(xiàn)方法所呈現(xiàn)的差異性比較；教學要求：了解DDZ-III型調節(jié)器的基本構成、電路原理及其應用特點；了解智能調節(jié)器的硬件和軟件構成；理解控制器的基本工作原理。第四章：執(zhí)行器教學內容：執(zhí)行器的基本構成，典型執(zhí)行器原理、選型與應用；重點：不同氣動和電動執(zhí)行機構的原理和性能特點及其比較；調節(jié)閥的性能特點和選用；難點：調節(jié)閥的流量特性及其與過程特性之間的關系；教學要求：了解各類執(zhí)行器的組成原理和使用特點，了解并掌握各類調節(jié)閥的性能特點和選用方法，了解電/氣轉換器與閥門定位器的工作原理。第五章：安全防爆教學內容：過程系統(tǒng)安全及其安全措施的基本概念體系，典型系統(tǒng)安全方案及其原理分析；重點：安全柵構成的典型安全火花防爆系統(tǒng)，齊納式和隔離式的基本構成和原理；難點：隔離式安全柵在檢測端和執(zhí)行端的應用原理及區(qū)別；教學要求：了解環(huán)境的安全等級標準和儀表安全防爆的分級標準，了解齊納式和隔離式安全柵的基本構成和原理，理解儀表安全在過程控制中的重要性。第六章：被控過程的建模教學內容：數(shù)學建模概念體系的建立，被控過程的解析法和試驗法建模方法的介紹和典型陶瓷生產過程的建模舉例；重點：單容和多容過程的特性，解析法和試驗法建模；難點：典型陶瓷生產過程的試驗法建模；教學要求：理解單容和多容過程的特征，了解解析法、試驗法和綜合法建模過程和原理，掌握基于階躍響應的被控過程建模方法。第七章：簡單過程控制工程設計教學內容：過程控制工程設計的基本概念，控制需求和定義方法，控制方案的基本內容及其確定，典型陶瓷生產過程控制工程設計舉例，強化過程控制工程設計的工程設計部分；重點：單回路控制系統(tǒng)的設計任務和開發(fā)過程，被控參數(shù)和控制參數(shù)的設計原則；難點：基于過程控制工程的調節(jié)規(guī)律和執(zhí)行器選擇，調節(jié)器參數(shù)的整定原理和方法；教學要求：了解簡單控制系統(tǒng)的設計任務和開發(fā)過程，理解被控參數(shù)和控制參數(shù)的設計原則，掌握調節(jié)規(guī)律、執(zhí)行器的選擇方法，掌握調節(jié)器參數(shù)的整定方法與實驗技能。第八章：復雜和高性能過程控制工程設計（選講）教學內容：簡介大滯后過程控制，模糊控制系統(tǒng)，介紹過程控制工程的前沿和發(fā)展趨勢及先進控制理論的工程應用；重點：大滯后過程特點和過程控制工程解決方案，模糊控制系統(tǒng)的基本組成和模糊控制器的設計；難點：大滯后被控過程的特征及其控制方案，模糊控制原理和模糊控制器設計；教學要求：了解大滯后過程的基本特征，掌握大滯后過程控制工程設計方法，了解模糊控制系統(tǒng)的基本組成，掌握模糊控制器的設計。三、實驗教學內容及基本要求暫無四、教學方法與手段講授法、案例法和討論法相結合，多媒體教學五、教學學時分配章節(jié)與內容課時作業(yè)量備注第一章緒論2第二章檢測與變送63第三章控制儀表52第四章執(zhí)行器52第五章安全防爆21第六章被控過程的建模52第七章簡單控制系統(tǒng)設計92第八章復雜和高性能過程控制工程設計61合計4013六、考核方式與成績評定標準1、考核方法2、成績評定，平時成績40%+考試成績60%七、教學參考資源1、參考書目：（1）潘永湘、楊延西編著，《過程控制與自動化儀表》，機械工業(yè)出版社，2010年。（2）俞金壽、蔣慰孫編著，《過程控制工程》，電子工業(yè)出版社，2007年。2、與