《材料成形过程控制》课程简介与教学大纲

《材料成形过程控制》课程简介课程编号：01054033课程名称：材料成型过程控制/ProcessControlofMaterialsMolding学分：3学时：48（实验：0上机：6课外实践：0）适用专业：材料成型及控制工程建议修读学期：第7学期开课单位：冶金工程学院材料成型及控制工程系课程负责人：先修课程：计算机文化基础、线性代数、塑性成型原理考核方式与成绩评定标准：本课程采用闭卷考试（70%）与平时成绩（30%）相结合的方式考核，其中平时成绩由平时作业、章节测试和上机实验构成。教材与主要参考书目：主要教材：1、丁修堃.轧制过程自动化(第3版).北京:冶金工业出版社,2011.2、任勇,程晓茹.轧制过程数学模型.北京:冶金工业出版社,2008.3、黄贞益.材料成形过程控制上机指导(自编).参考书目：1、杨杰.轧制过程数学模型.北京:冶金工业出版社,1993.2、华建新,王贞祥.全连续式冷连轧机过程控制.北京:冶金工业出版社,2000.3、王国栋,刘相华.金属轧制过程人工智能.北京:冶金工业出版社,2000.4、邵浴森,戴先中.过程控制工程.北京:机械工业出版社,2000.5、李丽,王振领.MATLAB工程计算及应用.北京:人民邮电出版社,2001.内容概述：中文：本课程主要讲授了建立数学模型的步骤与方法，介绍了线性及非线性回归分析的基本思想及其回归参数MATLAB求解过程，阐述了轧机刚度模型、变形抗力模型、温度控制模型、能耗模型机优化模型等加工过程数学模型的建立过程及求解方法，分析了自适应控制的必要性及控制方法，并结合实际轧制过程阐明了轧件跟踪、位置控制、厚度控制、张力控制、板形控制等控制理论。通过本课程的学习使学生了解材料加工工程自动化发展水平，最新科学成就及发展方向，掌握加工过程在线控制数学模型的建立方法及模型参数的求解方法，熟悉自动控制系统基本组成、功能和结构，能根据实际加工过程提出可行的工艺控制方案。英文：Thiscoursemainlyintroducesthemodelingprocessesandapproachesofmathematicsmodel,basicideasoflinearandnonlinearregression,andsolvingprocessesofregressionparameterusingMATLAB,expoundstheestablishingprocessesandsolvingprocessesofmathematicsmodelsinmaterialprocessingsuchasenergy-consumingmodel,deformationresistancemodel,millstiffnessmodel,temperaturecontrolmodel,optimizationmodelandsoon,analyzesthenecessitiesandcontrollingmethodsofself-adaptingcontrol,andtheoriesoftracking,positioncontrol,gaugecontrol,tensioncontrolandflatnesscontrolareintroducedconnectingwithactualrollingprocess.Throughthestudyofthiscourse,studentswillbeacquaintedwithdevelopmentallevel,scientificachievementanddevelopmentaldirectionofautomationinmaterialsformingengineering,masterestablishingprocessesofmathematicsmodelsinon-lineprocesscontrolandsolvingprocessesofmodelsparameters,understandbasiccompositions,functionsandstructuresofcontrolsystem,andwillbeabletoproposefeasibleprocesscontrolschemesforactualformingprocesses.

《材料成形过程控制》教学大纲课程名称：材料成型过程控制/ProcessControlofMaterialsMolding课程代码：01054033学分/学时：3学分/48学时(课内实验(践)：0学时，上机：6学时，课外实践：0学时)开课学期：第7学期适用专业：材料成型及控制工程先修课程：计算机文化基础、线性代数、塑性成型原理后续课程：毕业设计[型]开课单位：冶金工程学院材料成型及控制工程系一、课程性质和教学目标【课程性质】材料成型过程控制是材料成型及控制工程（轧钢方向）的专业必修基础课程。本课程主要阐述过程控制的基本原理与方法以及该方法在材料成形过程中的具体实现，介绍数据处理基本理论以及如何运用现代工具处理及分析材料成形过程中的大批量数据，探讨如何建立材料成型过程中的数学模型以及如何控制材料成型过程。【教学目标】通过本课程的学习使学生了解材料加工工程自动化发展水平，最新科学成就及发展方向，掌握加工过程在线控制工艺数学模型的建立方法，掌握线性模型、非线性模型及模型自适应修正的参数估计的建模方法，学会建立本专业数学模型，熟悉自动控制系统基本组成、功能和结构，能对加工过程控制环节与系统进行分析，并能提出实现加工控制系统的工艺或方案。【对应毕业要求】工程知识2-3、工程知识2-4；具体如下：(1)掌握文献查询的基本方法和自动控制方面的基础理论(指标点2-3)；(2)具有运用数学、物理、自动控制和文献研究分析材料成形过程中的自动化控制的能力(指标点2-4)。二、教学内容、基本要求与学时分配本课程讲述了材料成型过程控制的发展和应用，着重讲解了建模方法、加工过程计算机控制的数学模型、数学模型的自适应控制、加工过程自动控制等，并介绍了MATLAB工程计算及应用。学好该课程必须要有很好的工程数学基础。课程内容教学要求重点(☆)难点(Δ)学时安排实验学时上机学时备注第一章绪论21.1过程控制发展概况C1.2过程控制的特点C1.3过程控制系统的组成及其分类C☆1.4过程控制课程的性质和任务C章节测试1：过程系统的组成及特点第二章MATLAB工程计算及应用22.1MATLAB系统简介C2.2MATLAB矩阵和数组运算A2.3MATLAB多项式运算A章节测试2：MATLAB基础操作指令作业1：基于MATLAB进行铁水浓度拟合计算第三章模型与建模63.1建模的一般步骤A☆△3.2一元线性回归A☆△3.3多元线性回归A☆3.4非线性回归A☆△章节测试3：回归分析相关知识作业2：数学建模实验1：应用MATLAB建立多元线性或非线性回归模型2第四章加工过程计算机控制的数学模型64.1概述C4.2能耗模型A☆4.3轧机刚度模型A4.4热连轧温度控制模型B4.5变形抗力模型A☆△4.6优化问题模型及其求解A☆△章节测试4：轧机刚度模型与能耗模型的意义作业4：根据相关数据采用现代工具求算模型参数实验2：应用MATLAB进行Bland-Ford-Hill冷轧压力模型计算2第五章数学模型的自适应控制25.1自适应控制的必要性A5.2几种主要的自适应控制算法A☆△5.3动态模型的自适应B章节测试5：自适应算法的主要类型作业5：新型自适应算法的方向实验3：(综合实验)电参数法建立典型轧制工艺参数数学模型[2]第六章基础自动化46.1基础自动化概念B6.2PLC结构B6.3梯形图语言学习A☆△6.4STEP7开发软件学习A☆6.5HMI开发软件学习A☆章节测试6：基础自动化概念作业6：PLC练习程序编写第七章过程自动化系统87.1高级语言编译过程C7.2C编程语言A☆△7.3IDE开发环境Visualstudio学习B章节测试7：C语言基础知识作业7：C语言练习程序编写实验4：应用VisualStudio开发简易生产信息查询软件4第八章数据库系统48.1SQL编程语言A8.2Oracle数据库结构B☆章节测试8：数据库及SQL语言基础知识作业8：SQL语言练习第九章工业现场自动化系统89.1热轧及冷轧中厚板、棒线材的跟踪系统C9.2热轧中厚板厚度自动控制系统C9.3钢板加热、冷却过程换热理论C9.4张力自动控制B△9.5板形自动控制B△章节测试9：工业现场自动化基础理论知识作业9：特定工况下轧机的刚度和能耗计算实验5：简易钢板跟踪系统开发4(教学要求：A—熟练掌握；B—掌握；C—了解)三、实习、实验项目及学时分配实验（1）、（2）中选作一个实验，实验（4）和（5）选作一个实验，实验（3）为《塑性加工测试与实验2》中实验。(1)应用MATLAB建立多元线性或非线性回归模型2学时(2)应用MATLAB进行Bland-Ford-Hill冷轧压力模型计算2学时(3)电参数法建立典型轧制工艺参数数学模型[2]学时(4)应用VisualStudio开发简易生产信息查询软件4学时(5)简易钢板跟踪系统开发4学时四、教学方法与手段本课程教学过程分理论教学和实验教学，理论教学以课堂多媒体教学结合作业、章节测试进行，实验教学与理论教学同步进行。五、考核及成绩评定方式本课程考核采用考试与平时作业、章节测试、上机实验相结合的形式。平时成绩由平时作业、章节测试和上机实验构成。考核环节评价环节评估毕业要求平时成绩(30分)作业1~作业92-3、2-4章节测试1~章节测试92-3、2-4实验1-实验5(选做3-4个实验)2-3、2-4期末考试(70分)期末考试2-3、2-4六、教材与参考书目主要教材：1、丁修堃.轧制过程自动化(第3版).北京:冶金工业出版社,2011.2、任勇,程晓茹.轧制过程数学模型.北京:冶金工业出版社,2008.3、黄贞益.材料成形过程控制上机指导(自编).参考书目：1、杨杰.轧制过程数学模型.北京:冶金工业出版社,1993.2、华建新,王贞祥.全连续式冷连轧机过程控制.北京:冶金工业出版社,2000.3、王国栋,刘相华.金属轧制过程人工