过程控制系统教学大纲

教学大纲英文课程名称：ProcessControl课程编号：0201508总学时：48（其中理论课学时：44实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。过程控制系统的特点过程控制系统的质量指标过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。第二节差压变送器各种差压变送器结构、原理、特点。第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。第一节DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。第五节电—气转换器和阀门定位器电—气转换器和阀门定位器结构、工作原理、应用场合。第七章安全栅第一节概述安全火花防爆的一般概念；安全栅的类型。第二节输入式安全栅输入式安全栅工作原理、电路分析。第三节输出式安全栅输出式安全栅工作原理、电路分析。第八章过程控制系统设计与分析第一节单回路控制系统设计被控参数的选择；控制参数的选择；测量变送问题；控制器控制规律的选择；调节器参数的整定；单回路控制系统设计举例。第二节串级控制系统设计串级控制系统的组成；串级控制系统分析与设计。第三节前馈控制系统前馈控制系统的概念、组成、特点、分类及应用场合；前馈控制与反馈控制的不同；不变性原理。第四节大时延控制系统大时延系统的概念、组成、特点、及应用场合。比值控制系统比值控制系统的概念、组成、特点、分类及应用场合；比值系数的概念。均匀控制系统均匀控制系统概念、控制方案、系统整定。分程控制系统分程控制系统概念、控制方案、系统设计、应用。选择控制系统选择控制系统概念、控制方案、系统设计、应用举例。二、习题课、课堂讨论内容1.被控过程数学模型的建立2．过程控制系统的设计三、实验内容1．单容过程特性的测试2．过程控制系统实验3.综合系统实验教学大纲说明书一、课程的性质与任务《过程控制》是自动化专业的一门主要的专业课程。学生在修完公共基础课、专业基础课之后，通过《过程控制》课程的学习，使学生能够达到从事过程控制系统的分析、设计、运行及研究；培养学生工程实践能力和创新能力。通过拓宽知识面，使学生进一步了解本专业发展趋势及动向。二、课程与其他课程的联系与分工本课程以电路原理、电子技术基础、微机原理与接口技术、自动控制理论、过程检测及仪表为基础技术课，于第六学期开设的一门专业课。主要研究过程建模、过程控制系统的设计、参数整定和实用典型过程控制系统的分析。是一门与生产实际和工程应用紧密联系的综合性课程。三、各章内容的基本要求及重点、难点第一章绪论基本要求：了解过程控制系统发展概况、应用及其在本专业学科领域的地位与作用。掌握简单控制系统的组成、分类、特点、方框图，过程控制系统的质量指标。重点：简单控制系统的组成、分类、特点、方框图；过程控制系统的质量指标。难点：自动控制系统的组成，各环节之间的关系。第二章被控过程的数学模型基本要求：了解建立被控过程数学模型的目的，被控过程数学模型的类型。掌握被控过程数学模型常用建模方法，描述被控过程的特性参数。重点：被控过程数学模型常用建模方法，描述被控过程的特性参数。难点：被控过程数学模型建模方法。第三章变送单元基本要求：了解变送的基本概念、变送器的发展趋势。掌握各种变送器结构、原理、特点。重点：各种变送器结构、原理、特点。难点：掌握各种变送器结构、原理。第四章调节单元基本要求：了解调节器结构、性能特点。掌握调节器工作原理，PID控制规律，参数改变对控制质量的影响。重点：掌握调节器工作原理，PID控制规律，参数改变对控制质量的影响。难点：比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。第五章执行单元基本要求：了解执行器的作用，执行器的分类、工作原理，性能特点，电—气转换器和阀门定位器结构、工作原理、应用场合。掌握执行器的选用。重点：执行器的选用。难点：执行器的选用。第七章安全栅基本要求：了解安全火花防爆的一般概念，安全栅的类型。熟悉输入式、输出式安全栅工作原理、电路分析。掌握输入式、输出式安全栅选用与应用。重点：输入式、输出式安全栅选用与应用。难点：输入式、输出式安全栅工作原理、电路分析。第八章过程控制系统设计与分析基本要求：了解大时延控制系统、选择控制系统、分程控制系统的概念、组成、特点及应用场合。熟知单回路控制系统、串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、均匀控制系统的基本组成、特点及应用场合。掌握单回路反馈控制系统、串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统的设计原则，参数整定方法。重点：单回路反馈控制系统、串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统的设计原则，参数整定方法。难点：操纵变量的选择和控制器正、反作用的选择。四、习题课、课堂讨论要求1.通过被控过程数学模型的建立，从而对被控过程特性作全面和深入的了解。2.通过过程控制系统的设计，掌握过程控制系统的设计与分析、调节器控制规律及正反作用的选择原则。五、实验要求1．单容过程特性的测试：了解实验装置，仪表的使用，掌握过程特性的曲线测量方法，测量时应注意的问题及过程模型参数的求取方法。2．过程控制系统实验：了解和掌握过程