《化工过程控制》课程介绍与教学大纲

PAGE5《化工过程控制》课程简介课程编号：03014022课程名称：化工过程控制/ChemicalEngineeringProcessControl学分:2学时：32（实验：上机：12课外实践：0）适用专业：化学工程与工艺及相近专业建议修读学期：第六学期开课单位：化学与工化学院先修课程：仪表与自动化控制、化学反应工程、化工分离工程、化工过程模拟考核方式与成绩评定标准：闭卷考试；笔试成绩70%，平时成绩20%，大作业成绩10%教材与主要参考书目：教材：《化工过程控制系统》，鲁明休，化学工业出版社主要参考书目：《化工过程控制系统》，蒋慰孙，化学工业出版社《化工过程控制工程》，王冀程，化学工业出版社《化工自动化基础》，叶昭驹，化学工业出版社《MATLAB与控制系统仿真实践》，赵广元，北京航空航天大学出版社内容概述：中文：《化工过程控制》是化学工程与工艺专业的核心专业基础课程之一。它是在学生完成仪表与自动化控制、化学反应工程、化工分离工程、化工过程模拟等课程学习的基础上，应用过程控制的观点和方法来研究化工过程的分析、控制、设计与优化。本门课程的任务是使学生获得必要的控制理论和过程控制知识，掌握使用时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法分析自动控制系统的方法，掌握控制系统的类型、特点，注重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，为将来从事化工过程控制技术工作，打下必要的基础。利用启发式和多媒体教学手段，使学生对学习内容有较深刻的理解和认识。英文：ChemicalEngineeringProcessControlisoneoftheprofessionalandbasiccurriculumsforchemicalengineeringandtechnologyprofession.OnthebasisofcompletingInstrumentationandAutomationControl,ChemicalReactionEngineering,ChemicalSeparationEngineering,ChemicalProcessSimulationandsoon,analysis,control,designandoptimizationareinvestigatedbyapplyingviewandmethodofprocesscontrol.Thedutyofthecourseistomakestudentstoobtainsomenecessaryknowledgeofcontroltheoryandprocesscontrol,mastertheanalysismethodoftheautomaticcontrolsystemusingtimedomainanalysis,frequencydomainanalysis,androotlocusanalysis,andgrasptypesandcharacteristicsofthecontrolsystem.Wepayattentiontotrainingstudents'abilityoftheorywithpractice,analyzingandsolvingproblem,forthefutureworkinthechemicalprocesscontroltechnologytolaythenecessaryfoundation.Inaddition,weapplyheuristicandmultimediateachingmethodstomakestudentshaveaprofoundunderstandingandawarenessforlearningcontents.《化工过程控制》教学大纲课程编号：03014022课程名称：化工过程控制/ChemicalEngineeringProcessControl学分:2学时：32（实验：0上机：12课外实践：0）适用专业：化学工程与工艺及相近专业建议修读学期：第六学期开课单位：化学与工化学院先修课程：仪表与自动化控制、化学反应工程、化工分离工程、化工过程模拟一、课程性质、目的与任务本课程是化工专业的主要专业课程之一，本课程必须在学完《仪表与自动化控制》、《化学反应工程》、《化工分离工程》、《化工过程模拟》等基础课程之后开设。本课程教学主要目的是使学生获得必要的化工过程控制知识，注重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，为将来从事过程控制技术工作，打下必要的基础。本课程教学的主要任务是使学生获得必要的自动控制理论和化工过程控制知识，掌握用时域分析法分析自动控制系统的方法，掌握控制系统的类型、特点，注重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，为将来从事过程控制技术工作，打下必要的基础。课程基本能力要求：(1)牢固掌握自动控制系统的组成，及其系统的控制质量指标；(2)列写简单控制系统的数学模型、微分方程、传递函数；(3)牢固掌握控制系统的控制规律、控制器参数对系统控制质量的影响；牢固掌握被控对象参数对控制系统质量的影响；(4)掌握简单控制系统的分析、设计、应用及系统投运和控制器参数整定方法；(5)

掌握串级控制系统的特点、应用和设计。(6)基本掌握比值、均匀、前馈、自动选择等复杂控制系统的组成、特点及应用；了解先进控制技术；毕业要求指标点课程目标1、设计/开发解决方案能针对复杂的化工设计任务，采用系统的方法，综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，进行化工工艺流程设计与优化。教学目标1教学目标2教学目标3教学目标42、使用现代工具具有使用化学化工专业工具软件或自编程序对复杂工程问题进行预测与模拟的能力，并能正确分析与使用模拟预测结果。教学目标4教学目标5二、教学内容及学时分配本课程总学时数为32学时，其中理论教学为20学时，实验教学为12学时；课程教学共有6章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注绪论2第一节过程控制的发展与趋势第二节过程控制工程的研究对象和任务A☆第二章过程控制的数学模型4第一节时域数学模型A☆第二节复数域数学模型A☆第三节传递函数与方块图A☆第四节控制系统建模实例B控制系统的时域分析法4第一节控制系统的过渡态过程分析A☆第二节劳斯稳定判据A☆△第三节常规控制规律对系统质量的影响B☆第四节测量滞后对控制质量的影响C简单控制系统6第一节控制指标和过程特性A☆△第二节执行器的若干问题B☆第三节常见控制器A☆△第四节系统间关联C第五节常见控制系统整定实例B复杂控制系统4第一节前反馈控制系统B△第二节先进控制系统C第三节基于MATLAB前反馈控制系统实例B（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配本课程总学时数为32学时，其中理论教学为20学时，实验教学为12学时；课程教学共有6章，具体实验教学内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第五章复杂控制系统4第一节串级控制系统A☆第二节均匀控制系统A☆△第三节比值控制系统A☆△第六节基于MATLAB前反馈控制系统实例B典型设备的控制8第一节基于AspenDynamic泵及压缩机的控制A第二节基于AspenDynamic换热器的控制A☆第三节基于AspenDynamic精馏塔的控制A☆△第四节基于MATLAB锅炉设备的控制B第五节基于AspenDynamic反应器的控制A☆△（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）四、教学方法与教学手段在教学方法上，采用课堂讲授与上机实践相结合；注重采用启发式教学，培养学生分析和解决问题的能力。结合相关的前沿成果，引导学生了解学科的前沿知识，并使学生积极参与到互动教学过程中来。根据课程内容制作多媒体课件，布置课后作业，巩固基础知识。五、考核方式与成绩评定标准本课程为考查课，最终成绩由三部分组成，平时成绩、大作业成绩和期末考试成绩，所占比列分别为10%、20%、70%；平时出勤情况、参与课堂讨论作为平时成绩，大作业作单独计成绩，期末考核为闭卷考试。考核内容支撑的毕业要求所占比例考核方式写出被控对象的数学模型和传递函数，并能够根据传递函数画出方块图，掌握两者的相会转换。毕业要求1