《过程控制工程2》课程教学大纲

《过程控制工程2》教学大纲一、课程基本信息课程名称过程控制工程ProcessControlEngineering课程编码CTL121121020开课院部控制科学与工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时34讲授28实验6上机0实践0课外学时34适用专业测控技术与仪器授课语言中文先修课程传感器与检测技术（2-1）、自动控制原理、控制技术与系统、现代控制理论课程简介（限选）过程控制工程是自动化专业的一门技术性、实践性很强的专业课，它是该专业的必修（学位）课程，也是对前面所学控制类课程的综合。通过这门课的教学，培养学生能运用自动控制理论的能力，培养学生将控制理论结合生产过程机理，利用自动化仪表及计算机技术掌握工业生产过程控制系统的分析、设计、运行等专业知识的能力,提高学生解决自动化专业领域的复杂工程问题的能力。（对应毕业要求：1.4、3.2、4.2、7.1）Processcontrolengineeringisatechnicalandpracticalcourse,itisacompulsory(degree)oftheprofessionalcourseandthecomprehensivecontroloverwhattheyhavelearnedinfrontoftheclasscourse.Throughtheteachingofthiscourse,studentscandeveloptheabilitytouseautomaticcontroltheory.studentscanmasteranalysis,design,operationandotherprofessionalknowledgeofindustrialprocesscontrolsystemwiththeproductionmechanismoftheuseofautomationinstrumentandcomputertechnologyandimprovetheabilitytosolvecomplexengineeringproblemsinthefieldofautomation.（Correspondingtograduationrequirements:：1.4、3.2、3.3、4.2、7.1）负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：理解过程控制基本概念，掌握简单控制的基本组成以及各部分对控制系统的影响、掌握复杂控制系统的组成、特点、原理以及应用场合。是1.41.42M2目标2：针对实际工业过程的现有的控制方案，分析控制方案性能优劣，根据被控对象的特性及具体的控制要求，设计合理的控制方案。是3.23.23M3目标3：根据控制要求，设计实验获取被控对象的数学模型，设计可行控制方案，并通过DCS，PLC等实施，整定PID参数，达到控制要求。是4.24.24M4目标4：理解不同控制方案对产品质量、装置节能、环境保护和可持续发展的影响；是7.17.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章概论本章重点：工业生产过程控制概述，过程控制的发展与趋势；过程控制工程的研究对象与任务；工业自动化仪表和过程控制计算机的现状；常规及先进控制策略；过程控制工程的目的、性质与本专业的关系。M1,M4////21.11.1课程教学目的过程控制的知识体系及教学目的M10.5讲授0.5自学31.21.2过程控制系统的概念与分类过程控制的基本概念，术语；控制系统分类；引导学生思考反馈和前馈的概念。M1,M40.5讲授0.5作业/自学41.31.3综合自动化体系结构综合自动化体系结构，数字/智慧工厂等概念M1,M40.5讲授0.5作业/自学51.41.4控制系统的设计与实施步骤控制系统设计目标、设计与实施步骤M10.5讲授0.5作业/自学6第2章第2章单回路控制系统本章重点：单回路控制系统的分析、设计、参数整定与投运方法；掌握各环节的动态特性对系统性能的影响。本章难点：被控对象建模、PID参数对控制性能影响。M1,M2,M3////72.12.1回路控制系统的结构及性能指标了解单回路控制系统的基本机构以及控制系统的评价指标M1,M21讲授1作业82.22.2被控对象特性及建模方法过程特性的类型，参数K、T、τ对调节品质的影响，被控对象的建模。M1,M22讲授/讨论2作业/自学92.32.3检测元件与变送器检测元件与变送器的动态特性，滞后问题对调节品质的影响.M1,M21讲授/讨论1作业/自学102.42.4执行器执行器的选择、类型、理想流量特性及工作流量特性，动态特性。M1,M21讲授/讨论1作业/自学112.52.5控制器控制器正反作用的选择，连续PID控制算法及对控制性能的影响，PID参数整定方法，控制器投运及积分饱防止。M1,M2,M35讲授/讨论/翻转课堂5作业/自学/仿真12第3章第3章复杂控制系统本章重点：复杂控制系统包括串级控制、均匀控制、比值控制、前馈控制、分程控制、选择控制系统，掌握上述各种控制系统的原理、功能、特点、应用场合，能针对实际问题，正确的设计、实施、投运调节系统。本章难点：串级控制、前馈控制、选择控制。M1,M2,M3////133.13.1串级控制基本概念、原理与特点、方框图，串级控制系统的应用场合，系统分析设计、投运及参数整定。M1,M2,M32.5讲授/讨论2.5作业/自学/仿真143.23.2均匀控制基本概念及应用场合，常见均匀控制方案，参数整定。M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业/自学/仿真153.33.3前馈控制基本概念、原理及特点，前馈类型，系统设计，前馈于反馈系统的结合，工程实施中的若干问题。M1,M2,M32.5讲授/讨论2.5作业/自学/仿真163.43.4比值控制基本概念，常见比值控制方案及其特点，比值控制方案的实施，系统的投运与调节器参数整定，DCS中比值控制的实现等。M1,M2,M32.5讲授/讨论2.5作业/自学/仿真173.53.5分程控制基本概念，分程控制的目的，实施中的几个问题（控制阀形式、分程区间，非线性补偿等）。M1,M2,M32.5讲授/讨论2.5作业/自学/仿真183.63.6选择性控制基本概念与类型，工程设计与实施中的几个问题（积分饱和，确定选择器），工程示例。M1,M2,M32.5讲授/讨论2.5作业/自学/仿真19第4章第4章解耦控制系统分析与设计本章重点：相对增益的定义及物理意义，被控变量与控制变量的配对，耦合系统中控制器参数的整定，解耦器的设计与实施。本章难点：相对增益的计算，解耦器的设计。M2,M3////204.14.1相对增益相对增益的基本概念和相对增益的物理意义，相对增益阵的求取方法。引导学生对于耦合概念及耦合定量的分析的思考。M21讲授1作业/自学214.24.2耦合系统的变量配对与控制参数整定MIMO系统变量配对控制及控制参数整定。M30.5课外自学0.5作业/自学224.34.3.多回路系统的解耦设计串级解耦及前馈解耦控制方案及实施问题。M2,M31课外自学1作业/自学/仿真四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现1.完成每章布置的作业。2.参加课堂活动，如果随堂测试、提问、课堂讨论等。20%2实验表现1、完成实验内容，撰写实验报告。10%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对过程控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、简答题、分析题、设计题等。70%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时表现50%A-能够熟练掌握简单控制系统的各部分的基本概念及其对控制性能的影响。能够熟练掌握复杂控制系统的原理和特点。B-能够熟练掌握简单控制系统的各部分的基本概念及其对控制性能的影响。能够基本掌握复杂控制系统的原理和特点。C-基本掌握简单控制系统的各部分的基本概念及其对控制性能的影响。能够基本掌握复杂控制系统的原理和特点。D-不能掌握复杂控制系统的原理和特点。基本掌握简单控制系统各部分作用。2M1期末考试50%依据试卷评分标准3M2平时表现50%A-能够熟练画出控制系统的方框图。能够熟练分析控制器的正反作用及执行器的气开气关选择。结合实际系统，能够熟练分析控制系统出现问题的原因。能够熟练根据控制要求设计控制方案。B-能够熟练画出控制系统的方框图。能够熟练分析控制器的正反作用及执行器的气开气关选择。结合实际系统，基本能够分析控制系统出现问题的原因。能够基本上根据控制要求设计控制方案。C-能够熟练画出控制系统的方框图。能够基本分析控制器的正反作用及执行器的气开气关选择。无法设计控制方案。D-无法画出系统的方框图，无法分析控制器的正反作用及执行器气开气关选择。4M2期末考试50%依据试卷评分标准5M3实验表现100%A-认真完成预习报告，实验中态度认真，操作规范，熟练掌握实验方法，独立获取和分析数据。实验报告规范，实验内容叙述完整。B-认真完成预习报告，实验中态度认真，操作规范，基本掌握实验方法，能够分析实验结构。实验报告规范，实验内容叙述完整。C-完成预习报告，实验中态度认真，操作基恩规范，基本掌握实验方法。实验报告基本规范，内容基本完整。D-不完成预习报告，实验中操作不规范，无法掌握实验方法。实验报告不规范，内容不够完整。。6M4期末考试100%依据试卷评分标准评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[M,N]=[80-100,0-79]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|工业过程工程,戴连奎,化学工业出版社,2012.（*主教材）2图书|过