《材料成型自动控制基础》实验教学大纲

《材料成型自动控制基础》实验教学大纲

一、课程基本情况

课程代码：101134223307

课程名称（中/英文）：材料成型自动控制基础/FundamenlalsofMaterialFormingAutomatic

Control

课程类别：专业必修课程

学分：2

总学时:32

理论学时：24

实验/实践学时：8

适用专业：材料成型及控制工程

适用对象：本科

先修课程：无

教学环境：多媒体教室/实验室/机房

开课学院：材料科学与工程学院

二、课程简介

实验一：线性回归为自动测量的核心基础算法，为自动化测量和加工提供知识积累，通

过计算机回归实验，掌握自动测量获得直线方程的过程。

实验二：轧制过程计算机控制为过程计算机的系统结构、过程输入输出和人机接口技术

以及总线技术、通讯和软件技术、过程控制计算机的系统设计和轧制过程计算机及系统控制

的工程实现。

实验三：凝固过程计算机控制为连续铸造过程中的调控，通过自动测量坯壳厚度进行拉

坯速度的调节。

实验四：加热炉温度控制。热炉是轧线上最重要的设备之一，它的作用是把板坏加热到

轧制所需要的温度。加热炉控制的目的是设定加热炉燃烧段炉温，使板坯在炉内充分受热,

出炉时使其温度和均匀度能满足轧制要求，同时又要使所消耗的燃料尽量小。故温度控制能

直接影响到加热炉的能耗和轧制设备寿命、钢坯成材率、最终钢材产品质量以及整个轧线的

有效作业率。

通过本课程实验教学，使学生能较正确地掌握自动控制的过程和原理，能够对线性回归、

轧制过程计算机控制、凝固过程计算机控制、加热炉温度控制四个方面进行实地操作，使学

生走出学校之前适应轧制企业车间的生产过程。

三、实验教学目标

1.课程对毕业要求的支撑

［毕业要求指标点1.3］综合运用模具设计、型材成型、材料成型自动控制、材料分析测

试方法等专业知识分析选择成型设备、制定合理的加工工艺，解决材料成型生产过程中的实

际工程问题。

【毕业要求指标点4.2］能够基于材料成型及控制工程专业基础知识和原理，对模具设计

与制造、型材成型加工相关领域的复杂工程问题，综合文献调研信息，选择技术路线，设计

研究方案。

［毕业要求指标点6.2］能够J'解材料成型过程涉及的材料、工艺相关的技术标准、法律

法规，并能客观评价在材料成型及控制工程分析中产生的新的设计方案和新技术的开发和应

用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响，了解应承担的责任。

2.实验教学目标

1.培养学生具有正确使用和维护机械自动控制的基本知识，运用有关设计资料设计简

单自动控制的能力。（支推毕业要求L3）

2.熟悉自动控制的基本理论和基本方法，掌握常用自动控制知识机构和机器运动控制

规律，为从事工程技术设计提供坚实的理论基础和•定的实践操作能力。掌握自动控制传动

装置，能在自动控制与制造及设备控制、生产组织管理等应用中进行一定的创新设计。（支

撑毕业要求4.2）

3.良好的技术文化素养，以能力为导向的知识储备，具有不断学习和推广新技术的进

取精神。具有较好的团队合作能力、组织协调能力。（支撑毕业要求6.2）

四、实验项目及学时安排

实验/实验/实

实验/实每组

序号实验/实践项目名称实践要求备注

类型人数

学时

1线性回归2综合性必做2

2轧制过程计算机控制2综合性必做6

3凝固过程计算机控制2综合性必做6

4加热炉温度控制2综合性必做6

五、实验内容

实验一线性回归实验

实验目的：能在SPSS环境下实现线形回归，并理解和掌握相关概念。

实验设备：SPSS软件电腼。

实验内容及步骤：

1.拷贝数据进入软色;

2.确定变量和自变量；

3.进行回归分析；

4.确定斜率/截距/误差；

5.验证课程教学中所学的规律和实验结果的一致性，并形成实验报告。

融入课程思政：有钢铁行业专家曾说过:社会有需求，中国钢铁才有练兵机会，有需求，

才有技术倒退和自主创新，例如，没有汽车工业的快速发展，也不会有汽车钢业的快速发展;

没有高铁，也不会需要百米的重轨;没有三峡大现，没有特高压输变电，也对电工钢的需求

没有那么高;没有国产航母，也不会有航母甲板用对称球扁钢的研发。如今，随着国家的发

展，各行各业都得到了钢铁行业的支撑！

实验二轧制过程计算机控制实验

实验目的：了解轧制自动控制。

实验设备：轧机。

实验内容及步骤：

1.开启轧机;

2.轧出5mm厚度粗轧版;

3.发起计算机调厚度指令；

4.自动测量获得目标厚度；

5.分析误差及其原因；

6.验证课程教学中所学的规律和实验结果的一致性，并形成分析报告。

融入课程思政：钢铁工业早已不是人们传统印象中的“傻大黑粗”，现在的钢铁工业已经

插L了“智慧的翅膀”，整个生产工艺流程涉及采矿、冶金、材料、机械、自动化、能源等几

乎所有的工科专业和相关理科专业。通过剖析从钢铁大国到钢铁强国的必由之路上工程技术

人员必需的专业素养和科学体系，使学生了解现代钢铁工业中所蕴含的本专业科学意义，提

高专业自信，明确人生发展方向，增强专业学习动力，在国家从钢铁大国逐步迈向钢铁强国

的道路上贡献自己的力量。

实验三凝固过程计算机控制实验

实验目的：了解连续铸造的控制过程。

实验设备：连铸机。

实验内容及步骤：

1.开启连铸机：

2.连续铸造出100mm*100mm方坯；

3.发起计算机测量坯壳厚度指令；

4.根据厚度调整拉坯速度；

5.获得新速度下的铸坏；

6.验证课程教学中所学的规律和实验结果的一致性，并形成分析报告。

融入课程思政：新中国成立特别是改革开放以来，我国钢铁工业持续快速发展，从一穷

二白，经历“大炼钢铁”，逐步科学规划，如今成为遥遥领先于世界各国的第•钢铁大国。国

家的基础建设、民生工程、水利工程、国防军工等都离不开钢铁工业的支撑。而新中国成立

70周年来的取得伟大成就，离不开中华儿女的家国情怀，更离不开我们的道路自信、理论

自信、制度自信、文化自信。通过展现新中国钢铁工业发展历程、辉煌成就及世界影响力，

激发学生家国情怀，坚定新时代中国特色社会主义道路..

实验四加热炉温度控制实验

实验目的：了解加热炉的控制过程。

实验设备：加热炉。

实验内容及步骤：

I.开启加热炉；

2.设定第一温度，第二温度，第三温度，及其升温速度和保温时间；

3.观察炉温实际变化过程；

4.记录;

5.分析误差；

6.验证课程教学中所学的规律和实验结果的一致性，并形成分析报告。

融入课程思政：与钢铁性能相关的语句如“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”“不忘初

心，砥砺前行”“好钢用在刀刃上”“打铁还需自身硬”等。

六、实验报告格式

实验名称

（一）实验目的

（-）实验设备

（三）实验内容及步骤

（四）结果与分析

（五）问题讨论

七、考核方式

（一）实验成绩的构成

实验成绩占课程综合评定成绩比例为20%,参考实验考勤、实验操作及实验报告成绩

综合给定。

（二）评分标准

1.实验成绩以百分制或五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，然后按比例记入

该课程成绩中。

2.多个实验项目的要最后填报平均成绩。

3.按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查,

实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

4.实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占20%；（2）实验操作占40%：

（三）实验报告40%。

评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。优：90分以上；良：80-89

分；中：70-79分；及格：60-69分；不及格：59分以下。也可以直接以五级制给出三个实

验的综合成绩.

实验成绩考核评定表

考核环节考核结果及标准

评估项目不及格（V60

优秀（90〜100分）良好（80~90分）中等（70〜80分）及格（60〜70分）

及权重分）

实验前能够按照实实验前能够按照实验前能够按照实验前能够按照实实验前未能按照

验要求，提前预习，实验要求，提前预实验要求，提前预验要求，提前预习，实验要求，未提前

实验预习及

掌握实验内容，掌习，较好的掌握实习，了解实验内基本了解实验内预习，不了解实验

实验纪律

握实验安全操作规3佥内容、掌握实验容、实验安全操作容、实验安全操作内容、未能掌握实

（20%）

程，遵守实验纪律安全操作规程，遵规程，较遵守实验规程，较遵守实验验安全操作规程

守实验纪律纪律纪律

能够根据实验目能够根据实验目能够根据实验目能够根据实验目不能根据实验目

的，独立设计优化的,独立设计实验的，设计实验步的，设计出基本的的,设计出相应的

实验步骤，独立或步骤，独立或合作骤，独立或合作完实验步骤，基本能实验步骤，不能完

合作完成实验操完成实验操作，操成实验操作，操作完成实验操作，操成实验操作或操

实验操作作，且操作规范：作较为规范：记录基本规范：记录实作基本规范：记录作不规范：不能记

（40%）准确记录实验现实验现象较为准验现象，并对实验实验现象，并对实录实验现象，不能

象，并对实验现象确，并对实验现象现象进行分析讨验现象进行初步分对实验现象进行

进行综合的分析讨进行综合的分析论，得出实验结果析讨论，得出实验分析讨论，不能得

论，得出合理的实讨论，得出较为合结果出实验结果

验结果理的实验结果

实验报告能够独立实验报告能够独立实验报告能够独立实验报告基本能够实验报告不能独立

完成，内容完整，数完成，内容完整，完成，内容完整，独立完成，内容完完成，存在抄袭现

据合理，数据处理正数据较为合理，数数据基本合理，能整，数据图表齐全，象，报告中提出的

确，图表规范。能够