过程控制教学大纲

过程控制教学大纲

课程编号：09171300

课程名称：过程控制工程(ProcessControlSystems)

学时：32学时学分：2.5学分

适用专业：自动化本科开课学期：第六鹊起

开课部门：物理科学与工程技术学院

先修课程：自动控制原理，现代控制理论，模拟与数字电路，检测与传感器技术。

考核要求：限选

使用教材及主要参考书：

邵裕森主编，《过程控制工程》机械工业出版社，2010

林德杰主编，《过程控制仪表及控制系统》机械工业出版社，2008

于庆广主编，《高等过程控制》北京大学出版社，2006

金以慧主编，《过程控制》清华大学出版社，1999年

一、课程性质与任务：

《过程控制系统》的授课对象为自动化专业的高年级学生，它是自动控制专业的一

门专业技术课程。本课程可以双语教学。

通过本课程的学习，将为学生从事生产过程自动化系统分析和综合提供必要的基本

知识，培养学生对生产过程控制系统进行设计、调试、整定、操作和维护工作所必须具

备的基木理论和基本技能，为学生以后从事工业生产过程自动化工作，打下一定的专业

基础。

二、教学目的与要求：

通过本课程的学习，使学生掌握自动化牛.产过程控制的基本概念、体系、结构，掌

握自动化生产过程控制中的基本设备部件的原理、参数、使用，掌握基本控制方案的设

计及参数整定和系统调试技能，加深对过程控制的理解，加深对自动控制原理、现代控

制理论的理解和应用，了解过程控制的现状及先进技术，为学生以后从事工业牛.产过程

自动化工作，打下一定的专业基础。

三、学时分配

章节课程内容学时

1绪论2

2过程控制对象的动态特性8

3单回路控制系统6

4串级控制系统10

5其它控制系统6

6过程计算机控制系统6

7过程控制系统应用与实践12

8讨论4

四、教学中应注意的问题

本课程具有理论性和实氐性都很强的特点。考虑到工科学生教学特点和数学基础,

也考虑到学生的不同兴趣和方向，讲授时不过分拘泥于繁琐的理论上的证明和严格的数

学推导；通过介绍典型的应用实例和有关简单过程控制系统中的技术性问题，突出课程

的实用性；讲授内容中包含国内外新的工业过程控制软、硬件成果和新型双水槽液位控

制实验系统，上位监控系统等内容，使得课程内容有明显特色。

（1）要求学生学习生产过程的基本特性及其描述，掌握生产过程变量检测与控制

的基本原理和方法、学习过程控制系统基本结构和性能，熟悉过程控制的工程特点和应

用范围，了解该学科的前沿和发展新动向。

（2）掌握简单回路控制和串级控制的基本原理和方法，具备对这两种系统的分析

和综合、整定和调试的的基本知识和基本技能。

（3）学习典型复杂过程控制系统理论和方法，初步具备制定复杂过程控制方案的

能力。

（4）本课程必须与实验紧密结合，通过实验加深对过程控制的方案、理论的理解，

并适当与自动控制原理某些章节同步讲解。这是学好本门课程的关键所在。

（5）本课程具有很强的实践性，用新型双水槽过程控制实验系统提供实验演示和

动手实验，包括经典过程控制实验和先进过程控制实验。

木门课程开设有如下实验。（实验18学时）

1）系统介绍、对象测试；

2）简单系统实验I（单水槽单回路）；

3）简单系统实验II（双水槽单回路）；

4）串级系统实验II（双水槽液位-流量串级图形监控、串级参数整定）；

5）克服扰动和前馈控制实验1（单水槽单回路）;

6）双输入/双输出系统实验1（双水槽液位与双调节阀）；

7）解偶控制（双水槽液位与双调节阀）；

五、教学内容

第一章绪论

（1）教学基本内容：

1、过程控制的特点

2、过程控制系统的发展概况

3、过程控制系统的组成，过程控制系统的类别，过程控制系统的品质指标。

（2）教学基本要求：

掌握过程控制的概念，基本控制原理、特点和基本组成，掌握与其他如运动控制的

区别，明白木课程的任务。

（3）教学重点难点：

过程控制的特点及与其他控制的区别。

（4）教学建议：

学习本课程时，学生已经学习了一些具体的控制系统（如运动控制等），理解过程控

制的特点及与其他控制系统的异同点，对本课程的学习非常重要，故列举过程控制系统

的相关事例对学生很有帮助。

第二章过程控制对象的动态特性

（1）教学基本内容：

1.概述

2.自平衡能力对象的动态特性

3.无自平衡能力对象的动态特性

4.时域法辨识对象的动态特性

5.频域法辨识对象的动态特性

6.统计相关法辨识对象的动态特性

3.串级系统的工作过程

4.串级系统的设计过程

5.主、副回路的的参数整定

（2）教学基本要求：

串级控制系统的基本结构、特点，与单回路的异同点，掌握串级控制系统分析和设

计、参数整定。

（3）教学重点难点：

串级系统主副回路的关系、工作过程，主副回路的参数选择及参数整定。难点是串

级控制系统设计中主、副回路参数选择及系统动态特性及稳定性的理论分析。

（4）教学建议：

加强实验，从实验中体会相关内容。

第五章其它控制系统

（1）教学基本内容：

1.均匀控制系统

2.比值控制系统

3.前馈控制系统

4.选择性控制系统

5.分程控制系统

6.纯滞后系统的控制

7.解偶控制

（2）教学基本要求：

控制、比值控制系统、补偿控制、前馈控制与大延时控制、解耦控制系统的基本

特点、异同点。

（3）教学重点难点:

解耦控制的概念、要素，大延时控制。

（4）教学建议：

重点理解纯滞后系统的控制，从实现结构上理解个控制方式。

第六章过程计算机控制系统

（1）教学基本内容：

1.直接数字控制

2.分布式/集散控制系统

3.可编程控制

4.通用上位监控系统

（2）教学基本要求：

掌握计算机控制系统、方法及设计要点，掌握计算机控制与过程控制的衔接。

（3）教学重点难点：

过程控制的数字化算法及计算机软件实现。

（4）教学建议：

此部分作为先进控制方法的简单介绍,详细讲解在后续课程《计算机控制系统》。

第七章过程控制系统应用与实践

（1）教学基本内容：

1.锅炉控制系统

2.双水槽过程控制系统

（2）教学基本要求：

掌握过程控制系统的设计方法、参数整定及系统调试方法。通过本节课程的讲解和

训练，掌握具体过程控制的一般技巧。

（3）教学重点难点：

对象