2022年《过程控制系统》教学大 .pdf

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1、过程控制系统课程教学和考试大纲一、教学基本要求本课程主要包括三个方面的内容：实验方法对过程控制系统建模、过程检测控制仪表选型和工业过程控制系统工程设计的基本原理和基本设计方法。通过对本课程的学习，具体要求如下：1、 了解过程控制发展概况、特点和过程控制系统的组成及分类。2、 掌握用实验方法（阶跃响应和脉冲响应）建立过程数学模型的基本思路和方法；理解自平衡能力和无自平衡能力对象的有关概念，掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法，了解最小二乘建模方法。3、 了解检测仪表的分类、选型和过程控制仪表基本原理。理解过程变量检测和过程控制仪表的基本概念，掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基

2、本方法；了解PID 调节器基本原理和构成。4、 掌握过程控制系统的各种工程设计方法，重点掌握单回路控制系统和串级控制系统的工程设计方法；掌握其它复杂控制系统的设计方法；了解先进过程控制系统。二、教学内容及要求1、过程控制系统的基本概况（一）教学内容1) 过程控制发展概况2) 过程控制的特点3) 过程控制系统的组成及其分类（二）教学要求教学要求是：本章简要介绍过程控制系统发展概况、组成、分类和特点，使学生在学习后续各章内容之前，先对过程控制系统的总体情况有一个概要了解。达到了解过程控制发展经历的几个阶段的特点、理论基础、主要仪表和系统的基本结构；了解过程控制的特点；了解过程控制系统的组成及其分类

3、；了解“过程控制工程”课程的性质和任务。重点是：过程控制系统的组成；过程控制系统的分类方法；过程控制系统的主要性能指标。2、过程控制系统建模（一）教学内容1)被控过程的数学模型类型和表示方法2)有自平衡过程和无自平衡过程3)机理分析法建模4)试验法建模（阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法）5)最小二乘法建模6)试验法建模的计算机编程实践（二）教学要求教学要求是：了解过程建模的基本概念和被控过程的数学模型类型和表示方法；理解有自平衡过名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1

4、页，共 3 页 - - - - - - - - - 程和无自平衡过程的物理意义；掌握有自平衡能力和无自平衡能力对象的机理分析建模方法；理解并熟练掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法的各种基本算法和验证条件；理解掌握最小二乘建模方法； 能够利用MatLab 或者其它编程语言实现单容或多容对象试验法建模中的几种算法（计算法、两点法、面积求系数方法）的计算机仿真实践。3、过程检测和控制仪表（一）教学内容1)过程变量检测的基本概念和检测方法2)五大类参数检测与变送的传感器分类、特性及工作原理3)检测仪表的选型原则和方法4)过程控制仪表的分类与基本特性（二）教学要求教学要求是： 了解过程变量检测

5、的基本概念和检测方法，能够计算仪表的精度和利用精度要求进行仪表选型；理解五大类参数检测与变送的传感器分类、特性及工作原理；掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基本方法；了解过程控制仪表的分类。4、单回路过程控制系统的工程设计（一）教学内容1)过程控制系统的工程设计要求和设计步骤2)单回路控制系统方案设计和分析3)检测、变送器选择4)执行器（调节阀）选择，主要包括：执行器（调节阀）的基本组成、分类和气动执行器工作原理；气动执行器的理想和工作流量特性；执行器（调节阀）的选型原则和内容5)控制器选择，主要包括：DDZ-III型 PID 调节器的基本构成和工作原理，PID 控制规则的主要作用和

6、基本形式；PID 调节器选择（调节规则；正反作用；参数整定）6)过程控制系统的投运和控制器参数整定7)单回路控制系统的工程实例分析（二）教学要求教学要求是：了解工业过程中单回路控制系统设计的一般要求和设计步骤，以及过程系统设计的主要内容和针对工程实际进行的安全防护措施；理解单回路控制系统方案设计基本内容和性能指标，熟练掌握被控量和控制量的选择原则，能够对过程进行静态和动态分析，掌握被控过程各种参数对系统特性和被控量、控制量的选取影响；了解检测、变送器的选择原则，并进行简单计算选取；理解执行器（调节阀）的基本组成和分类，掌握气动执行器的基本结构和工作原理，理解和掌握执行器的四类理想流量特性曲线、

7、特点和应用场合，熟练掌握实际工程应用时串联和并联的工作流量特性，并根据过程控制系统要求分析和确定工作流量特性和理想流量特性，了解调节阀的结构型式和材料选择。熟练掌握根据过程控制系统要求分析和确定工作流量特性和理想流量特性；理解PID 控制规律对系统性能的影响、应用场合和控制规律的选择原则；了解过程计算机控制系统的组成和特点，掌握模拟合名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 数字 PID 控制算法；了解控制系统的投运，熟练

8、掌握几种常用的控制器参数工程整定方法；能够按照上述单回路控制系统的设计内容和要求，针对实际过程控制系统进行单回路控制系统的方案设计和各种设备的选型。5、串级控制系统工程设计（一）教学内容1)串级控制系统的基本结构和工作过程2)串级控制系统的特点与性能分析3)串级控制系统的设计4)串级控制系统运行和参数整定5)串级控制系统的工业应用范围（二）教学要求教学要求是：了解串级控制系统的基本组成和串级控制系统的工作过程；掌握串级控制系统的特点，能够针对实际工艺生产工程进行串级控制系统的设计，画出设计图、方框图，实现仪表选型、控制器选型、调节阀选型等分析；理解串级控制系统的工业应用范围；熟练掌握串级控制系

9、统的设计要求、设计内容和串级控制系统调节器的参数整定方法，能够针对实际过程系统进行串级控制系统的主回路、副回路的选择和各种设备的选型。6、复杂过程控制系统（一）教学内容1)前馈控制系统2)大滞后补偿控制3)比值控制4)分程与选择性控制5)多变量解耦控制（二）教学要求教学要求是：理解前馈控制系统的特点和针对的实际过程的应用情况，掌握前馈控制系统的典型结构，理解前馈控制系统的应用范围和了解前馈控制系统的参数工程整定方法；理解大滞后补偿控制基本思想，掌握常规大滞后控制方案，理解大滞后过程的Smith 预估补偿控制思想，熟练掌握Smith预估补偿控制器的设计和系统分析；理解比值控制系统的基本概念，了解

10、比值控制系统的控制方案和比值控制的设计与参数整定；理解分程与选择控制系统原理与设计，了解分程与选择控制系统工业应用；理解多变量解耦控制的基本概念，掌握相对增益的定义和计算，能够实现复杂控制通道的选择，了解解耦控制系统的设计方法、稳定性和解耦简化等问题。三、考核及成绩评定方式本课程考核方式为闭卷笔试，考试时间为2 个小时，卷面满分85 分，课程设计和平时成绩15 分。平时成绩包括作业成绩、实验成绩。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -