自动化仪表与过程控制课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 6 -本科生课程大纲课程名称自动化仪表与过程控制Automatic Instruments and Process Control Systems 课程代码082303101204课程属性专业知识课时/学分54/3课程性质必修实践学时12责任教师 课外学时30课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修课程介绍课程描述： 自动化仪表与过程控制是自动化专业的一门专业核心课程。本课程包括自动化仪表和过程控制系统两个部分，自动化仪表是研究自动化仪表的理论、分析设计和应用的一门应用技术课程，是构成过程控制系统的重要组成单元，是学习和研究过程控

2、制系统的基础。自动化仪表部分主要内容包括变送器、控制器、执行器等。过程控制是控制理论在工业生产过程中的重要应用，它以控制理论为基础，研究过程控制系统的分析、设计及参数整定方法。主要介绍单回路控制、复杂控制、先进控制、集散控制系统与现场总线控制系统、典型设备及典型工业过程控制等。2.设计思路：本课程的核心教学内容依照教育部自动化专业教学指导委员会的相关要求而制定。教学环节分为理论教学、课下作业和课程实验三个环节。在理论教学中注重基本理论和方法的深度分析；注重紧密联系先修课程，增强学生对自动化课程体系的理解，培养学生的系统观；注重培养学生的工程意识，能够从工程需要的角度看待自动化仪表和过程控制中的

3、技术与发展趋势。 理论教学：理论教学以讲授为主，辅助以电子教案和多媒体课件，重点讲授自动化仪表和过程控制系统的基本理论和方法。 课下作业：课下作业包括对理论教学内容的基本练习，查阅资料了解最新的发展方向和趋势，仿真分析与设计。其中仿真分析与设计，也作为课程实验的前期准备工作。 课程实验：实验内容包括仪表校准、单回路控制系统设计、串级控制系统设计、前馈-反馈复合控制系统设计等。以分组方式开展实验，实验环节包括实验理论分析设计、实际操作、数据分析和实验报告。3. 课程与其他课程的关系：过程控制与运动控制是自动化专业两大方向，本课程对应过程控制方向，另一门平行设置的专业核心课程电力拖动控制系统对应运

4、动控制方向。这两门课程是自动化专业课程体系中属于系统级的课程。本课程所涉及的内容，几乎覆盖到此前所学的所有专业课程，其中检测技术与海洋智能仪器课程中的检测技术部分，特别是温度、压力检测的原理和方法，是自动化仪表课程的基础。自动控制原理作为过程控制系统部分的理论基础。此外，模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电力电子技术基础、微机原理及接口技术、C+程序设计等课程内容均有不同程度涉及。与本课程平行开设的相关课程还有选修课现场总线技术，后置课程包括必修课计算机控制技术，以及选修课程系统辨识、智能控制。二、课程目标学生将系统的学习过程控制系统、自动化仪表的原理、基本结构、设计与分析方法。能够用系统的

5、观点研究过程控制系统，能够对自动化专业课程体系的设置有更为系统的认识和理解；掌握过程控制领域所必须的工艺方法和工艺装备等知识，以及过程控制系统设计的基本理论和方法；学生能够运用数学、物理、自动控制原理的知识，对过程控制系统的典型对象进行建模，具有过程控制系统具有工艺分析、控制方案设计、仿真的能力；学生能综合运用检测技术、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及接口技术的相关知识，研究自动化仪表的基本原理、结构。对自动化仪表产品有一定了解，具有自动化仪表选型的基本知识和能力；能够运用Matlab进行过程控制系统的仿真、分析与设计，能够运用Multisim对自动化仪表电路进行仿真、分析与设计；通过课

6、程实验，掌握过程控制工程试验相关设计、检测、数据分析的基本原理和方法，具有过程控制系统工艺分析、性能测试及测试数据分析、处理的基本技能，具有良好的团队合作意识；针对过程控制中的新工艺、新技术，具有工艺分析、控制方案设计、仿真、控制、检测和应用研究能力；了解过程控制系统和自动化仪表的发展过程，了解最新的技术和发展趋势，了解其在国民经济中的作用和地位。三、学习要求课前要求预习，完成基本的预习作业；按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论。本课程将包含较多的课下作业。保质保量的按时完成课下作业，作业需要提交，只有在作业中才能够不断掌握所学习的内容。课内实验分组进行，并要求撰写实验报告，并进行分组答辩

7、。四、教学进度序号专题或主题计划课时主要内容概述实验实践内容或课外练习等1过程控制系统概述1过程控制系统的组成、特点与地位；过程控制系统的分类及性能指标过程控制系统的发展。课外阅读 2过程检测仪表1检测仪表的基本组成及工作方式过程检测仪表的基本性能指标5温度变送器及其选型4压力变送器及其选型液位变送器校准2流量变送器及其选型物位变送器及其选型成分分析仪表3过程执行器与防爆栅2过程执行器变频器防爆栅调节阀流量特性测试变频器使用4PID控制算法及实现技术2基本PID控制算法各种变形的PID控制算法2PID控制算法的时域、频域分析PID控制算法的数字实现技术PID控制算法的工程实现技术5单回路控制系

8、统设计及调节器参数整定2单回路控制系统概述典型对象动态特性的数学描述及实验测定对象动特性对调节质量的影响2调节规律对系统闭环性能的影响及其选择2PID调节器的参数整定方法工业过程常见回路的特点及其设计2单回路可编程调节器6复杂调节系统2串级调节系统单容水箱液位控制（单闭环、串级、复合控制）2前馈控制系统1比值控制系统7先进控制系统2解耦控制系统2时滞补偿控制2自适应控制8集散控制系统与现场总线控制系统2集散控制系统概述现场总线控制系统概述9典型工业过程控制2能源工业锅炉设备的控制五、参考教材与主要参考书郑辑光,韩九强,杨清宇.过程控制系统, 清华大学出版社,2012.廉迎战, 林德杰. 过程控

9、制仪表及控制系统(第3版)，机械工业出版社，2016.吴勤勤.控制仪表及装置(第三版)，化学工业出版社，2009.Curtis D. Johnson. HYPERLINK 0/opac/openlink.php?title=Process+control+instrumentation+technology+%3D Process control instrumentation technology (8th Ed) (过程控制仪表技术 第八版)，Pearson Education Asia, 2009.黄德先;王京春;金以慧. 过程控制系统，清华大学出版社，2011. HYPERLINK /search/search.asp?key1=G%2EG%2EShinskey t _blank G.G.Shinskey著 萧德云、吕伯明译.过程控制系统应用、设计与整定（第3版）, 清华大学出版社 2005.胡寿松，自动控制原理(第6版)，科学出版社，2005.六、成绩评定（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系比例%1.课下作业、课堂讨论及平常表