《过程装备控制技术及应用》课程实施大纲

《过程装备控制技术及应用》课程实施大纲

1.教学理念

本课程力求让学生通过学习，能够较熟练地掌握专业相关机器设备的基本控

制技术、控制原理及简单控制系统设计。

本课程教学过程中，通过较多的互动，并将互动纳入成绩考核，督促学生课

前预习和课堂参与的积极性，通过将学生的主动性调动起来，挖掘学生学习的潜

力，提高课堂效果和教学的真正价值，提高教学效果。

2.课程介绍（课程描述）

2.1课程的性质

专业必修核心课程，限选。

2.2课程在学科专业结构中的地位、作用

本课程是一门紧密围绕专业（过程、装备（过程机器与设备）、控制（过程

装备的控制））“一体两翼”设置需要的一门核心课程，是培养学生在掌握过程、

过程装备的基础上，掌握相关过程参数及其装备的基本控制，通过课程的学习使

学生系统和全面地理解过程装备控制技术基本原理及应用方法，了解与本专业相

关行业的设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的安全、健康和环境

影响，使学生初步建立起过程装备控制系统设计的基本思想，能够进行简单过程

参数控制系统的设计，具备结合其它知识解决在过程工业领域中复杂工程问题的

能力。

2.3课程的历史与文化传统

本课程是在1998年我国专业大调整背景下，为适应原“化工设备与机械”

专业更名为“过程装备与控制工程”的改革需要而设置的一门专业核心课程。该

课程以《自动控制原理》和《化工仪表及自动化》课程为基础，以典型过程装备

为对象，重点介绍典型过程参数的监测、控制及其系统设计。目前，该课程已修

订，已修订到第二版。

2.4课程的前沿及发展趋势

1.过程工业及其装备实时远程智能监测和综合分析。

2.基于大数据的过程装备风险在线预警。

3.复杂过程工业及其装备的人工智能建模和模式识别。

4.基于大数据的大型过程装备自修复及监控。

5.新型智能传感器及其应用。

6.大型过程装备物理场非接触式可视化监测及控制。

7.工业4.0在过程工业及其装备生产线的应用。

2.5课程与经济社会发展的关系

过程工业在国民经济中占有非常重要的地位，过程工业的产值在国民经济中

占比超过50%。然而，过程工业流程复杂、装备众多、涉及到较多的安全风险,

影响产品质量的因素较多且不易掌控，采用自动控制系统进行监控不但有利于降

低劳动负荷、提高生产效率，而且有利于保障产品质量稳定，有利于提高系统的

综合安全，能够有效地促进经济社会的健康、和谐发展。

2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题

本课程学习的相关控制知识，是为了解决过程工业流程复杂、装备众多、涉

及到较多的安全风险、影响产品质量的因素较多且不易掌控等问题，为人类可持

续发展和更好的生活服务，但如果失去了道德底线，应用相关知识也可能制造事

故甚至灾难。

任何事物都具有两面性，作为当今的年轻人，世界的未来是属于你们，需要

你们去建设，你们也是未来世界发展的受益者，理应将所学知识应用到有益于社

会发展的活动中。

2.7学习本课程的必要性

由于过程工业流程复杂、装备众多、涉及到较多的安全风险、影响产品质量

的因素较多且不易掌控，为了降低劳动负荷、提高生产效率、保障产品质量稳定、

提高系统的综合安全性，作为以过程装备为基础的专业学生掌握对过程及其装备

中涉及主要参数的检测和控制方法十分必要，有利于过程装备系统的设计-、管理,

有利于过程系统的优化。同时，本课程对于学习过程装备成套技术、流体机械、

等课程和毕业设计具有支撑作用。

4.预修课程（先修课程）

高等数学，普通物理，电子电工基础，计算机基础，化工原理，机械工程控

制基础。

5.课程目标

5.1知识与技能方面

(1)了解过程工业装备控制的特点、发展现状及方向，掌握常见过程参数

的测量方法及原理；

(2)掌握过程工业装备控制系统结构、原理及计算机控制系统的设计方法;

(3)培养学生具备利用所学知识解决过程装备简单控制系统设计、分析的

工程应用能力；

(4)培养具备将过程装备、计算机技术、自动控制技术等多学科知识进行

综合应用的能力。

5.2过程与方法方面

为了最有效的帮助学生学习，课程内容的组织采用专业教师集体备课讨论，

授课教师互相交流并集体撰写教案和制作PPT课件。学校大量的互联网资源、

重点实验室资源、校外实习基地、教师的科研资源等，都是课程里素材的优秀来

源；授课教师学习并掌握了现代教育教学理论，积极采用先进的教育教学方法、

教学模式，推行启发式教学、讨论式教学、探究式教学、案例教学和项目训练式

教学等，能最大限度在有限的学时内让学生有最大的收获，以“少而精”的教学

内容，培养“博而通”的过程装备与控制工程应用型专业人才。同时采取如下措施

和方法：

(1)以基本课堂教学为主，尝试让学生积极参与；

(2)课堂以问题引导，课前通过问题或任务的安排督促学生预习。

(3)根据学生预习情况和课堂参与的表现情况，记录作为平时成绩的重要

组成部分。

5.3情感、态度与价值观方面

(1)在教学过程中，根据学生的反映，适当对学生在人生价值观、学习态

度以及对爱的理解进行引导，让学生体会到大学老师对其成长过程的关注不仅在

于知识，而是整个人。

（2）在教学过程中，适当采用课堂讨论的方式教学，不同的学生既能自主

发挥又能分析理解他人的表达，对于培养学生正确的世界观和积极的价值观有好

处，也能够培养学生的合作、交流与创新能力。

（3）培养学生为有文化知识和能胜任工作的公民；能通过学术研究活动来

发展实际有用的知识；把知识传授给学生以便去解决社会政治和经济方面的实际

问题。这就是本课程的教学价值观。

（4）本专业的研究对象不同于一般的机械设备，过程装备及其系统是功能

原理多样、具有机电一体化特征的、部分为承压设备（甚至高压、超高压）、且

工作条件往往较苛刻、发生事故后对公共安全危害大，多数属特种设备，涉及到

安全。正是由于课程研究对象的特殊性，教学过程不仅应该学习相应的专业知识,

还必须培养学生的高度的责任心、持续的进取心、创新精神和批判思维；培养有

高度的社会担当、人格健全；具有职业操守、专业能力、人文情怀、科学精神、

历史眼光和全球视野的高素质人才。

6.课程内容

6.1课程的内容概要

第一章控制系统的基本概念

1、了解过程装备控制的任务和要求；

2、掌握过程装备控制系统的基本原理、控制系统的组成及方框图表示；

3、了解控制系统的分类；

4、掌握控制系统的过渡过程和性能指标。

第二章过程装备控制基础

1、了解被控对象的数学模型及建模过程；

2、掌握被控对象的特性及实验测定方法；

3、掌握单回路控制系统设计方法、调节器的调节规律以及整定方法；

4、掌握串级控制系统和前馈控制系统的原理及应用；

5、了解比值控制、均匀控制和分程控制的原理。

第三章过程检测技术

1、掌握测量与误差的基本知识；

2、了解传感器的基础知识；

3、掌握压力的主要测量方法及原理；

4、掌握温度的测量方法及原理；

5、掌握流量的测量方法及原理；

6、掌握液位的测量方法及原理；

7、了解物质成分分析的几种方法；

8、了解过程检测技术的新进展。

第四章过程控制装置

1、掌握变送器的在自动控制系统中的作用，变送器的基本结构；了解差压变送

器、温度变送器的类型、工作原理及应用条件；

2、掌握调节器的作用及分类，了解调节器调节规律的实现方法；

3、掌握执行器的作用，气动执行器、电动执行器、电-气转换器及电-气阀门定

位器的工作原理、结构组成及调节特性。

第五章计算机控制系统

1、了解计算机控制系统的组成与分类；

2、了解A/D与D/A转换器作用及选择；

3、掌握计算机测试系统的作用、结构以及数据采集等基本概念；

4、掌握直接数字控制系统；

5、了解可编程控制器及应用；

6、了解集散控制系统与现场总线控制系统；

7、了解计算机控制系统的设计过程与实现；

8、了解计算机控制系统可靠性及提高措施。

第六章典型过程控制系统应用方案

1、了解典型过程控制系统的应用;

2、掌握典型过程控制系统的应用方案设计及简单原理分析。

第七章先进过程控制系统

1、了解自适应控制系统、推断控制系统、预测控制系统、模糊控制系统及人工

神经网络控制系统的特点及基本原理。

6.2教学重点、难点

第一章控制系统的基本概念

1、重点：控制系统的基本概念、表示及分析。

2、难点：无。

3、主要知识点：控制系统的基本概念、组成、方框图和PID表示、控制系统的

分类，过渡过程及性能指标。

第二章过程装备控制基础

1、重点：被控对象的特性、常见控制系统设计、调节规律。

2、难点：复杂控制系统。

3、主要知识点：被控对象的特性、单回路控制系统的设计、调节器的调节规律

及应用特点、调节器参数的工程整定方法、常见复杂控制系统。

第三章过程检测技术

1、重点：实验数据处理、压力测量、温度测量、流量测量、液位测量。

2、难点：压力、温度、流量和液位参数的电测原理。

3、主要知识点：测量和误差的基础知识、压力的测量、温度测量、流量测量、

液位测量。

第四章过程控制装置

1、重点：差压变送器、气动执行机构、调节阀的流量特性。

2、难点：差压变送器的工作原理、调节阀的流量特性。

3、主要知识点：变送器、调节器、执行机构。

第五章计算机控制系统

1、重点：计算机控制系统的分类及结构、数据采集、直接数字控制系统。

2、难点：计算机测试系统、数字PID及改进算法。

3、主要知识点：计算机控制系统分类、A/D与D/A转换、计算机测试系统、直

接数字控制系统、集散控制系统、计算机控制系统设计与实现、计算机控制系统

可靠性及提高措施。

6.3学时安排

章节名称授课学时备注

第一章控制系统的基本概念6

第二章过程装备控制基础12

第三章过程检测技术8

第四章过程控制装置4

第五章计算机控制系统10

学生分组提前准备、PPT报告

第六章典型过程控制系统应用4

并接受提问

第七章先进过程控制系统简介1

7.课程实施

本教学实施大纲包括基本信息、课程描述、教学理念、教师简介、先修课程、

课程目标、课程教学实施、课程要求、课程考核、学术诚信、课堂规范、课程资

源、教学合同等13部分内容。其中课程教学实施是本大纲的主要阐述内容：在

主要参考的过程装备控制技术及应用教材7个自然章节的基础上分23个讲授单

元，总计45学时进行授课，每一授课单元累计教学时间2学时。以教材自然章

节为撰写单元，撰写内容包括教学目标，教学重难点，教学内容，教学过程等。

其中教学过程以每一讲为单位依次进行撰写，包括具体的课堂设计，采用的教学

方法、授课过程，课堂讨论的主题、相关阅读材料、作业内容、课前准备情况、

课后反思内容等方面，个别章节依据授课内容做细微调节。本大纲以王毅和张早

校编写的过程装备控制技术及应用为主要讲课参考教材。

表3《过程装备专业综合课》教学单元划分

课次教学内容授课学时

第一章控制系统的基本概念2

1第一节概述

第二节控制系统的组成

第三节控制系统的表示形式（方框图和PID图）2

2

第四节控制系统的分类

3第五节控制系统的过渡过程和性能指标2

第二章过程装备控制基础2

4第一节被控对象的特性

（被控对象的数学描述）

第一节被控对象的特性2

5

（被控对象的特性参数及实验测定方法）

6第二节单回路控制系统2

第三节复杂控制系统2

7

（串级控制、前馈控制）

第三节复杂控制系统2

8

（比值控制、均匀控制、分程控制）

9控制基础及其应用实例讲解及习题课2

第三章过程检测技术2

10第一节测量与误差的基本知识

第二节传感器概述

第三节压力测量2

11

第四节温度测量

12第五节流量测量2

第六节液位测量2

13第七节物质成分分析

第八节过程检测技术的新进展

第四章过程控制装置2

14

第一节变送器

第二节调节器2

15

第三节执行器

第五章计算机控制系统2

16第一节概述

第二节计算机控制系统的组成及分类

第三节A/D与D/A转换器2

17

第四节计算机测试系统

18第五节直接数字控制系统

第六节可编程控制器及其应用2

19

第七节集散控制系统与现场总线控制系统

第八节计算机控制系统的设计与实现2

20

第九节提高计算控制系统可靠性的措施

21过程装备控制系统设计分析及实例讨论2

第七章先进过程控制系统简介2

第一节概述

22

第二节模糊控制系统

第六章典型过程控制系统应用综合讨论

23第六章典型过程控制系统应用综合讨论1

7.1教学单元一

7.1.1教学日期

1

教学单元单授课教师李俊授课题目控制系统的基本概念

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.L2教学目标

此教学单元安排2学时，是第1章第1、2节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标:

（1）了解生产过程自动化系统所包含的内容以及过程装备控制的任务和要

求；

（2）掌握过程装备控制基本概念以及过程装备控制系统的基本组成。

7.1.3教学内容

O主要内容

第1章控制系统的基本概念（6学时）

1.1控制系统概述

1）生产过程自动控制系统所包含的内容

2）过程装备控制的任务和要求

1.2控制系统的组成

1）过程装备的控制原理

6第1教学单元重点、难点：

重点：

（1）过程装备控制原理理解。

难点：

无

7.1.4教学过程

1.借助于PPT,通过常见的过程装备（如锅炉汽包、换热器、夹套式加热

器），讲授控制系统的必要性、初步设计思路、控制系统原理。

7.1.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.1.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：无

课后思考：

1.以生活或工业中常见的设备及其参数控制为对象，分析控制过程及控制

系统的基本组成结构。

7.1.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好pp「携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.1.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.2教学单元二

721教学日期

2

教学单元单授课教师李俊授课题目控制系统的基本概念

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.2.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第1章第3、4节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）掌握自动控制系统的基本概念、基本组成及其基本框图表示及分析;

（2）了解控制系统的分类方法。

7.2.3教学内容

|=＞主要内容

第1章控制系统的基本概念（6学时）

1.2控制系统的组成

2）控制系统的组成及作用

1.3控制系统的方框图表示

O第2教学单元重点、难点：

重点：

（1）过程装备控制系统的表示及分析。

难点：

无

7.2.4教学过程

1.借助于PPT,通过常见的过程装备（如锅炉汽包、换热器、夹套式加热器）

及其过程参数的控制为例，讲授控制系统的控制系统原理、控制系统的结构及其

组成部分，并以方框图形式来表示控制系统，进而通过方框图对控制系统进行分

析。

725教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

726作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：无

课后思考：

1.自己寻找一个生活或工业中常见的设备及其参数控制系统，分析控制系

统的结构及各部分的作用。

7.2.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.2.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.3教学单元三

7.3.1教学日期

3

教学单元单授课教师李俊授课题目控制系统的基本概念

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.3.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第1章第4、5节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标:

（1）掌握自动控制系统的分类方法；

（2）掌握过渡过程的形式及控制系统性能评价指标。

7.3.3教学内容

|=＞主要内容

第1章控制系统的基本概念（6学时）

1.4控制系统的分类

1）按给定值的特点划分

2）按系统输出信号对操纵变量影响划分

3）按系统的复杂程度划分

4）按系统克服干扰的方法划分

1.5控制系统的过渡过程及其性能指标

1）控制系统的过渡过程

2）控制系统的性能指标

“第3教学单元重点、难点：

重点：

（1）过渡过程的性能指标。

难点：

（1）过渡过程性能评价指标的理解。

7.3.4教学过程

1.以基本概念为基础，借助于PPT,讲授以基本概念的理解进行控制系统分类

和过渡过程的分类。

2.分析引入过渡过程性能指标的原因，两类不同指标在评价性能时的倾向，并

列举实例进行分析。

7.3.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.3.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：第6题、第7题。

课后思考：

1.找一个实际的控制案例，对其进行控制系统分类和性能评价的分析应用。

7.3.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.3.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.4教学单元四

741教学日期

4

过程装备控制基础（被控

教学单元单授课教师李俊授课题目

对象的数学描述）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.4.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第2章第1节内容，也是过程装备控制技术及应

用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）了解被控对象的数学描述方法。

7.4.3教学内容

切主要内容

第2章过程装备控制基础

2.1被控对象的特性

1）被控对象的数学描述

6第4教学单元重点、难点：

重点：

（1）被控对象特性对于控制系统的重要性及其数学描述。

难点：

（1）根据被控对象内在机理建立关于其输入输出模型。

7.4.4教学过程

1.以基本概念为基础，借助于PPT,分析对象特性对于控制系统设计的意义、

被控对象特性实际上就是对象输入与输出之间的关系，可以用输入与输出之间的

数学模型进行表示。

2.以单容液位槽和双容液位槽为例，以动态和静态物料平衡关系建立输入和输

出的关系模型，在适度近似的基础上，得到关于对象输入和输出的微分方程，经

过求解得到被控变量与操纵变量之间的关系。

7.4.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，由于本节内容涉及到

更多的推导，为了具有较好的教学效果，推导过程重点结合课堂板书讲解，使

学生亲历推导过程且容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为

了更好的掌握设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.4.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：无。

课后思考：

1.找1-2个实际的控制对象案例，明确被控变量和输入变量，根据对象的

内在机理，在合理近似的情况下建立关于被控对象输入输出的机理模型，并求解,

并通过机理模型及其解对对象进行初步分析。

7.4.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.4.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.5教学单元五

751教学日期

5

过程装备控制基础

教学单元单授课教师李俊授课题目（被控对象的特性参数及

测定方法）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

752教学目标

此教学单元安排2学时，是第2章第1节内容，也是过程装备控制技术及应

用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）掌握被控对象的特性参数及物理意义。

753教学内容

力主要内容

第2章过程装备控制基础

2.1被控对象的特性

2）被控对象的特性参数

3）对象特性的实验测定

◎第5教学单元重点、难点：

重点：

（1）被控对象特性参数。

难点：

（1）被控对象特性参数及其对控制系统的影响；

（2）对象特性参数的实验测定方法。

7.5.4教学过程

1.明确被控对象特性三个关键特性参数的物理意义，进而分析三个参数对控制

通道和干扰通道的影响，但不同参数的影响是不同的，因此以实例分析不同的对

象这三个参数是不同的，并进一步分析这些参数的差异对控制系统的不同影响，

由此让学生明白被控对象特性了解的重要性及其作用。

2.通过实例说明被控对象特性重要，但实际对象因为复杂或先念知识的不足，

往往难以得到精确的理论模型及其精确解，实验测定是工程上常用的方法，了解

工程测定的方法。

7.5.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

756作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：结合所学知识，通过第1-5题思考对所学知识进行巩固。

课后思考：

1.找2个实际的控制对象，2各对象的特性具有明显差异，对被控对象特

性及其特性参数进行分析，并分析在控制系统设计过程中应该怎样考虑。

7.5.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.5.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.6教学单元六

7.6.1教学日期

6

过程装备控制基础（单回

教学单元单授课教师李俊授课题目

路控制系统）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

762教学目标

此教学单元安排2学时，是第2章第2节内容，也是过程装备控制技术及应

用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）掌握控制系统设计的一般方法；

（2）掌握P、I、D及其组合调节规律的原理和特点。

763教学内容

力主要内容

第2章过程装备控制基础

2.2单回路控制系统

1）单回路控制系统的设计

2）调节器的调节规律

◎第6教学单元重点、难点：

重点：

（1）单回路控制系统设计过程；

（2）PID调节规律。

难点：

（1）P、I、D调节规律及应用。

7.6.4教学过程

1.回顾前面两讲的基础上，引导学生去思考要自己设计一个控制系统的过程，

然后引出单回路控制系统设计的一般方法和过程。

2.以古老的人工控制思路通俗讲解P、I、D调节规律的基本思想，然而引出其

数学表达，并分析P、I、D调节规律的特点。

7.6.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织PID应

用的相关实例PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲

解，使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的

掌握设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.6.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：结合所学知识，通过第6-9题思考对所学知识进行巩固。

课后思考：

1.找1-2个实际的PID控制案例，分析调节规律的选择及其理由。

7.6.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.6.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.7教学单元七

7.7.1教学日期

7

过程装备控制基础（串级

教学单元单授课教师李俊授课题目

控制系统）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.7.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第2章第2、3节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）了解调节器参数的工程整定方法；

（2）掌握串级控制系统的特点及应用场合。

7.7.3教学内容

力主要内容

第2章过程装备控制基础

2.2单回路控制系统

3）调节器参数的工程整定

2.3复杂控制系统

1）串级控制系统

6第7教学单元重点、难点：

重点：

（1）调节器参数的工程整定；

（2）串级控制系统。

难点：

（1）串级控制系统的原理及应用。

7.7.4教学过程

1.在调节规律复习的基础上，引出PID调节器三个参数对控制系统的影响，而

这些参数与被控对象的特性密切相关，然而大多数时候因人类先念知识的不足，

缺乏被控对象特性精确数学模型，上述三个参数的确定可采用工程整定的方法，

随后介绍四种常用的工程整定原理。

2.串级控制是本节的重点和难点。以夹管式加热器温度控制为实例，先分析简

单控制系统，通过简单控制系统存在的问题引出引的复杂控制，即串级控制，进

一步分析串级控制的原理、特点和应用场合。

7.7.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.7.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：结合所学知识，通过第11-18题思考对所学知识进行巩固。

课后思考：

1.分别找1个实际的控制对象，模拟怎样设计一个串级控制系统。

7.7.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.7.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用［M］.北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制［MJ.北京：化学工业出版社,2013.

7.8教学单元八

7.8.1教学日期

8

过程装备控制基础（复杂

教学单元单授课教师李俊授课题目

控制系统）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点NM06备注

7.8.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第2章第3节内容，也是过程装备控制技术及应

用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）掌握前馈控制、比值控制系统的原理、特点及应用场合；

（2）了解选择性控制、均匀控制以及分程控制系统原理、特点及应用场合。

783教学内容

O主要内容

第2章过程装备控制基础

2.3复杂控制系统

2）前馈控制系统

3）比值控制系统

4）选择性控制系统

5）均匀控制系统

6）分程控制系统

<=>第8教学单元重点、难点：

重点：

（1）前馈控制系统；

（2）比值控制系统。

难点：

（1）前馈控制系统的原理及应用。

7.8.4教学过程

1.以基本概念为基础，借助于PPT,前馈控制和比值控制是本节的重点和难点。

通过传统反馈控制存在问题的分析，提出在干扰可测条件下引入前馈控制的必要

性，进而以换热器温度控制为例，分析前馈控制原理、几种形式及应用场合。

2.比值控制在过程装备控制中很常见，如酸碱中和、物料混合的配比控制等。

介绍几种常见比值控制形式的基本原理。

7.8.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，尽量以学生熟知的过程装备和过程参数及其实例进行讲解,

通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，使学生容易理解。本

单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握设计准则，本单元会

有相应的思考题作业。

7.8.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：第5、10、19、24题，其他题思考。

课后思考：

1.分别找1个实际的复杂控制对象，模拟设计一个相应的复杂控制系统。

7.8.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.8.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用［M］.北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制［MJ.北京：化学工业出版社,2013.

7.9教学单元九

7.9.1教学日期

9

控制基础及其应用实例讲

教学单元单授课教师李俊授课题目

解及习题课

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

792教学目标

此教学单元安排2学时，将第1章和第2章内容综合，进行应用实例和习题

课讲解，也是过程装备控制技术及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达

到以下教学目标：

（1）掌握过程装备控制基础及其应用方法。

793教学内容

O主要内容

1）控制基础综合串讲

2）控制基础在过程装备上的应用实例分析

3）第1章和第2章习题评讲

O第9教学单元重点、难点：

重点：

（1）控制基础在过程装备上的应用实例分析。

难点：

无

7.9.4教学过程

1.引入学生耳熟的简单过程装备及过程参数的控制为例，从控制需求分析、被

控对象特性分析、控制系统方案设计、方框图表示、控制系统的性能评价、控制

原理分析将前面两章的内容融入该实例分析过程中。同时，通过更改不同的控制

需求，设计不同的复杂控制系统，不进行分析和总结。

2.习题讲解，主要以分析为主，期间对学生存在的共性问题进行重点分析。

7.9.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有实际应用，通过现代多媒体教学技术

进行演示，结合课堂板书讲解，使学生容易理解。

7.9.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：无。

课后思考：

无

7.9.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.9.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.10教学单元十

7.10.1教学日期

10

过程检测技术（测量与误

单李俊

教学单元授课教师授课题目差基本知识）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.10.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第3章第1、2节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）了解测量的误差分析基本知识；

（2）了解仪器仪表的主要性能指标；

（3）了解传感器的基本知识。

7.10.3教学内容

O主要内容

第3章过程检测技术

3.1测量与误差的基本知识

（1）测量的基本概念

（2）误差的基本概念

（3）仪器仪表的主要性能指标

3.2传感器概述

（1）传感器基本概念及组成

（2）传感器分类

（3）传感器特性及标定

（4）新型传感器介绍

（5）传感器选用

（6）传感器发展动向

“第10教学单元重点、难点:

重点：

（1）测量过程粗差剔除方法；

（2）仪表主要性能指标。

难点：

（1）粗差的判断与剔除。

7.10.4教学过程

1.在前修课程基础上分析过程参数检测过程中存在的误差及其分析方法，其中

重点对粗大误差的剔除方法进行讲解并实例应用。

2.在误差分析的基础上对过程参数检测仪表的主要性能指标进行介绍，让学生

理解相关性能指标的含义及其所表征的性能。

7.10.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.10.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：思考习题1-9题，做第6、8、9题。

课后思考：

1.查阅资料分别了解温度、压力、液位、流量等过程参数测量仪表发展现

状。

7.10.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.10.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.11教学单元H^一

7.11.1教学日期

11

过程检测技术(压力和温

教学单元单授课教师李俊授课题目

度测量)

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-I06备注

7.11.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第3章第3、4节内容，也是过程装备控制技术

及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

(1)掌握温度、压力过程参数的测试原理及测量方法，能够根据被控对象,

能够正确选择相应的压力和温度传感器或仪表，以组成相应的测试系统。

7.11.3教学内容

6主要内容

第3章过程检测技术

3.3压力测量

(1)概述

(2)液柱式压力计

(3)弹性式压力计

(4)压阻式压力计

(5)压电式压力计

(6)压力计的选用

3.4温度测量

(1)概论

(2)热膨胀式温度计

(3)热电偶测温仪表

(4)热电阻测温仪表

(5)测温仪表的选用

6第11教学单元重点、难点：

重点：

(1)主要压力测量方法及选用；

(2)主要温度测量方法及选用；

难点：

(1)压电式、压阻式测压原理；

(2)热电偶测温原理。

7.11.4教学过程

1.借助于PPT的补充材料，对液柱式和弹性式测压原理略降，详细讲解应变片

压阻式测压原理，对于压电式测压可略讲。

2.通过应用素材及PPT形式简单介绍温度测量的主要方法和应用实例，较详细

地对热电偶和热电阻的测温原理进行介绍，并重点地从热电效应基本原理对热电

偶测温原理和应用需要注意的问题进行讲解。

7.11.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示，结合课堂板书讲解，

使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握

设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.11.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：思考习题10-21题，做第10、13题。

课后思考：

1.思考不同的压力和温度测量方法主要应用的场合，并分别找1-2个涉及

到压力、温度测量的应用案例，了解其测量仪表的测量原理、测量精度、主要性

能指标。

7.11.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.11.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.12教学单元十二

7.12.1教学日期

12

教学单元单授课教师李俊授课题目过程检测技术(流量测量)

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点NM06备注

7.12.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第3章第5节内容，也是过程装备控制技术及应

用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

(1)掌握流量过程参数的测试原理及测量方法，能够根据被控对象，正确

选择测试原理、测量方法和测量工具，组成相应的测试系统。

7.12.3教学内容

|=＞主要内容

第3章过程检测技术

3.5流量测量

(1)概述

(2)压差式流量计

(3)转子式流量计

(4)电磁式流量计

（5）流量测量仪表的选用

O第12教学单元重点、难点：

重点：

（1）主要流量测量方法及选用。

难点：

（1）压差式、转子式和电磁式流量测量原理。

7.12.4教学过程

1.通过应用素材及PPT形式简单介绍流量测量的主要方法和应用实例，以伯努

利方程为基础详细推导流量的压差测量原理，该推导过程让学生理解，在此基础

上引导学生分析，既然利用压差可以对流量进行测量，那么在应用过程中怎样产

生压差？并进一步引出压差流量计及其原理的讲解。

2.转子流量计的讲解可与压差流量测量进行对比讲解，让学生互动，以引导学

生思考和分析。

3.电磁流量计的测量原理可略讲，因为其原理实际上在普通物理学中已经学

过。

7.12.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有实际应用，由于涉及到流量测量原理

的数学推导，课前组织素材并制作PPT课件，为了增强互动效果，提高学生的

课堂参与积极性，在利用现代多媒体教学的同事，推导过程中重点结合课堂板

书进行讲解，使学生容易理解。本单元的教学方法是预习+提问+教师讲解。为

了更好的掌握设计准则，本单元会有相应的思考题作业。

7.12.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：结合所学知识，思考习题22-25题对所学知识进行巩固。

课后思考：

1.分别找1-2个涉及到流量测量的应用案例，了解其测量仪表的测量原理、

测量精度、主要性能指标。

7.12.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.12.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.13教学单元十三

7.13.1教学日期

13

过程检测技术（液位、成

教学单元单授课教师李俊授课题目分测量及过程检测技术的

进展）

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.13.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第3章第6、7、8节内容，也是过程装备控制技

术及应用的基础知识。通过教学单元的学习，应达到以下教学目标：

（1）掌握液位过程参数的测试原理及测量方法，能够根据被控对象，正确

选择测试原理、测量方法和测量工具，组成相应的测试系统；

（2）了解成分分析的几种方法；

（3）了解过程检测技术的新进展。

7.13.3教学内容

|=＞主要内容

第3章过程检测技术

3.6液位测量

（1）概述

（2）浮力式液位计

（3）静压式液位计

（4）电容式液位计

（5）光纤液位计

（6）液位计的选用

3.7物质成分分析

3.8过程检测技术的新进展

◎第13教学单元重点、难点：

重点：

（1）主要液位测量方法及选用。

难点：

（1）电容式液位计测量原理。

7.13.4教学过程

1.通过应用素材及PPT形式简单介绍液位测量的主要方法和应用实例，并简单

介绍常见的静压、电容式液位测量原理，对现代光纤的液位测量原理进行介绍。

2.物质成分分析方法通过多媒体PPT简单介绍，目的是让学生对常见的成分分

析方法有所了解。

7.13.5教学方法

本单元内容属于既有基础理论，也有工程实际应用，通过课前组织大量素

材制作的PPT课件，通过现代多媒体教学技术进行演示。本单元的教学方法是

预习+提问+教师讲解。为了更好的掌握设计准则，本单元会有相应的思考题作

业。

7.13.6作业安排及课后思考

作业安排：

课外作业：结合所学知识，思考第26题对所学知识进行巩固。

课后思考：

1.分别找1-2个涉及到液位测量的应用案例，了解其测量仪表的测量原理、

测量精度、主要性能指标。

2.通过网络了解过程参数检测技术的最新进展。

7.13.7课前准备情况及其他相关特殊要求

教师：认真备课，提前做好PPT；携带教案、平时成绩册、教材和其它教辅

资料等。

学生：准备教材，预习笔记，笔记本。

7.13.8参考资料

王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2008.

高娟，王世荣.化工仪表及自动控制[M].北京：化学工业出版社,2013.

7.14教学单元十四

7.14.1教学日期

14

教学单元单授课教师李俊授课题目过程检测装置(变送器)

元

2

授课时数学授课日期授课方式教师讲解

时

授课地点N1-106备注

7.14.2教学目标

此教学单元安排2学时，是第4章