《流体机械自动控制》课程教学大纲（本科）

1、流体机械自动控制Automatic Control of Fluid Machinery课程代码：02410100学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0 课程实践学时：0 ）先修课程：流体机械原理、自动控制原理、流体力学适用专业：能源与动力工程（流体机械及其自动控制）教材：水轮机调节、沈祖诒、中国水利水电出版社、第三版一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）流体机械自动控制是能源与动力工程（流体机械及其自动控制）专业的一门专业必修课程。 通过本课程的学习能使学生获得泵站自动控制、水轮机调节、水力机组辅助设备的知识及水电站运 行的有关

2、知识，为从事泵站自动控制、水轮机调速器及水力机组辅助设备的选择设计、调试、运行、 维护、检修等方面的工作，奠定必要的理论基础。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）课程目标1: 了解水轮机调节的任务与特点，实现水轮机调节的途径和基本原理；掌握并列 工作机组间负荷分配计算及调频原理。课程目标2：熟悉机械液压型调速器、电气液压调速器、微机调速器的工作原理。课程目标3：熟悉调速器、调节对象、水轮机调节系统动态特性；掌握PI型、PID型调速器 的数学模型；了解水轮机调节系统的几种典型运行工况，及对校正装置参数整定值的要求；能正确 分析和使用所列参数

3、整定推荐公式。课程目标4：熟悉调节保证计算的任务和标准；掌握压力上升及转速上升计算的一般方法。 能根据给定参数正确进行调节保证计算及调节设备选型。课程目标5： 了解泵站自动控制的任务和特点，以及实现泵站自动控制的基本方法。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点m-n.毕业要求2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决流体机械领域复杂工 程问题；.毕业要求3:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献 研究分析流体机械工程问题，以获得有效结论；毕业要求4：能够设计针对复杂流体机械工程问题的解

4、决方案，并能够在设计环节中体现 创新意识，兼顾社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素；.毕业要求5：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂流体机械工程问题进行研究，包括 设计仿真、实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论；.毕业要求6：能够针对复杂流体机械工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现 代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。课程目标毕业要求指标点、课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5毕业要求2毕业要求3Z毕业要求4ZZ毕业要求5ZZ/毕业要求6ZZ注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、

5、M、LL二、课程内容与教学要求(按章撰写)第一章 水轮机调节概述(-)课程内容(1)水轮机调节的任务和途径；(2)自动调速器的组成原理；(3)双调节调速器原理；(4)调速器的分类和标准系列。(二)教学要求了解水轮机调节的任务与特点，实现水轮机调节的途径和基本原理；了解我国现行的水轮机调速器的分类和标准系列；(3)掌握水轮机自动调速器的基本组成及工作原理(本章的重点及难点)；了解双调节调速器的基本工作原理。第二章机械液压调速器(-)课程内容(1)离心摆；(2)第一级液压放大机构；(3)第二级液压放大机构；(4)反馈机构；(5)调速器的调节规律；(6)油压装置；(7)调速器的操作控制机构。(二)教

6、学要求(1)熟悉YT型机械液压调速器的整体工作原理；(2)离心摆、引导阀辅助接力器、主配压阀接力器、缓冲器等主要环节的组成和工作原理(本 章的重点及难点)；(3)熟练掌握上述各环节的传递函数；(4) 了解油压装置的功用和组成，掌握油压装置的工作原理和运行要求，熟悉油压装置的分类 及型号。第三章电气液压调速器(一)课程内容(1 )测频回路；(2)校正回路；(3)功率给定、调差及人工失灵区回路；(4)电气协联装置；(5)电液转换器。(二)教学要求了解电气液压调速器的整体工作原理；了解测频环节、PID环节、调差回路、频率给定及频率跟踪回路等环节工作原理(本章的 重点及难点)；(3)掌握电气液压调速器

7、主要环节的传递函数；(4) 了解电液转换装置基本工作原理。第四章微机调速器(-)课程内容(1)微机调速器发展历史；（2）微机调速器的基本原理；（3）微机调速器的硬件和软件。（二）教学要求了解微机调速器的特点及发展，微机调速器的组成结构，熟悉微机测频原理及PID算法。第五章调速器和调节对象的动态特性（一）课程内容（1）调速器动态特性分析；（2）调节对象动态特性分析。（二）教学要求（1）对比分析现代水轮机调速器典型系统数学模型；熟悉信号响应时间概念、及其影响因素； 了解调速器的内环稳定性问题；（2）掌握引水系统、水轮机、发电机及负载的数学模型（本章的重点及难点）。第六章水轮机调节系统动态特性及参数

8、整定（一）课程内容（1）水轮机调节系统动态特性；（2）水轮机调节系统参数整定。（二）教学要求（1）熟悉典型水轮机调节系统的数学模型，能用根轨迹法、代数判据分析系统的动态特性；（2） 了解校正装置参数对水轮机调节系统动态特性的影响，熟悉两种校正装置参数整定的方法 （本章的重点及难点）。第七章调速器的选择和调节保证计算（-）课程内容（1）调速器选择；（2）调节保证计算的任务和标准；（3）水锤压力计算；（4）转速变化计算；（5）调节保证计算的步骤和实例；（6）改善甩负荷过渡过程的措施。（二）教学要求（1）熟悉调节保证计算的任务、标准；（2）掌握压力上升计算、转速上升计算的基本理论、方法和步骤（本章的

9、重点及难点）；（3）掌握调速设备的选择方法；了解过渡过程数字仿真的基本原理，改善过渡过程的措施。第八章泵站自动控制概述（一）课程内容（1）泵站自动控制的任务和特点；（2）泵站自动控制的基本方法。（二）教学要求了解泵站自动控制的任务和特点，以及实现泵站自动控制的基本方法（本章的重点及难点）。三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1缓冲器工作原理2验证性必做2水泵自动控制2综合性必做注：L “类型”填验证性、综合性、设计性等；2. “要求”填必做、选做。实验L缓冲器工作原理通过本实验，培养学生理论和实际结合的能力，提高学生动手拆装能力，熟悉

10、YT型机械液压调 速器的缓冲器的基本组成部件，验证课堂所授缓冲器工作原理和从动活塞的回复特性，理解缓冲器 在水轮机自动调速器中所起重要作用。基本要求如下：分组完成YT型机械液压调速器的缓冲器的拆装，熟悉YT型机械液压调速器的缓冲器的 基本组成部件和工作原理；观察调速器从动活塞的自由回复过程，绘制从动活塞的自由回复特性曲线，确定缓冲器 的缓冲时间常数方。实验2：水泵自动控制通过本实验，使学生了解并掌握水泵自动控制的基本方法和途径，提高学生的动手能力、理论 和实践相结合的能力以及创新意识。基本要求如下：分组完成离心泵和测试控制元件的拆装，熟悉并掌握离心泵的启动和关闭步骤，观测记 录离心泵的运行过程

11、，正确掌握各种测试仪表的使用方法；分组实践按液位自动控制离心泵启动、关闭、流量调节的过程，记录关键数据，理解并 掌握根据液位实现水泵自动控制方的原理和途径；分组实践按压力自动控制离心泵启动、关闭、流量调节的过程，记录关键数据，理解并 掌握按压力实现水泵自动控制方法的和途径。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第一章2讲授法1第一早42讲授法、演示法2第二早4讲授法2第四章2讲授法2第五章4讲授法3第八早4讲授法3第七章4讲授法4第八章42讨论法、演示法5合计284注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现出席率20%期末考试闭卷80%注：1,分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。.考核要求包括作业次数、