《过程控制》课程教学大纲（本科）.docx

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1、过程控制课程教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。课程英文 名Process Control课程 代码01M0137学分2总学时32理论学时32实验/实践学 时课程类别专业课课程性 质必修先修课程自动控制理论、自动化仪表与装置适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月一、课程地位与课程目标（-）课程地位过程控制是自动化专业的重要专业必修课，教学目的是培养学生在熟悉生产工艺流 程与生产过程特性的基础上，根据工艺要求，运用所学的自动控制理论和控制技术，分析和 设计过程控制系统。通过课程学习，使学生理解过

2、程控制系统的基本概念，掌握过程控制系 统建模方法，熟练掌握单回路控制系统分析、设计和参数整定的方法，熟练掌握复杂过程控 制系统分析、设计和参数整定的方法，了解集散控制系统的基本概念及应用，为今后的实践 环节如过程控制专业实验、课程设计、毕业设计等奠定理论基础。学生通过本课程学习，可针对典型过程控制单元，建立数学模型，设计控制方案，选 择自动化仪表，掌握参数整定的原理和方法，初步具有运用自动控制原理和控制技术进行过 程控制系统的分析、设计、参数整定及分析处理过程控制中实际问题的能力。（二）课程目标（1）理解过程控制系统的基本概念，熟悉过程控制系统分析与设计的理论知识体系， 具有面向实际过程控制系

3、统复杂工程问题的理解能力：培养大学生的环保意识和科学精神, 把握工程伦理的内涵，缘事析理、明辨是非；（2）掌握过程控制系统建模方法，具有运用数学、自然科学、工程基础和专业知识， 根据实际过程控制对象建立数学模型，并针对复杂控制工程问题进行模拟和预测的能力：培 养大学生敬业、精益、专注、创新的工匠精神以及职业素养；（3）熟练掌握过程控制系统分析、设计和参数整定的基本原理和方法，具有应用自动 控制理论和控制技术，针对复杂的控制工程实际问题，设计实施满足工艺要求的控制方案并 进行改进的能力；培养大学生爱国热情及使命感，勇于担当，为成为德才兼备、全面发展的 人才。二、课程目标达成的途径与方法过程控制课

4、程教学以课堂教学为主，结合自主学习和实验教学，针对典型过程控制 单元和系统，学习建立数学模型，根据工艺要求，运用控制理论和技术，分析、设计和整定 控制系统。培养学生运用工程基础知识和自动控制理论专业知识，分析和解决控制科学与工程领域复杂工程问题的能力。（1）课堂教学主要讲述过程控制系统的基本概念，基本原理，基本分析、计算和设计 方法。将典型过程控制单元设备的工程实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象 的理论知识，熟悉控制系统分析与设计的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。（2）针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，通过课程平台，列出部分内容 作为学生自主学习环节，形成良好

5、的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；课程目标毕业要求（支撑程度H、M、L）毕业要求2-3毕业要求3-1毕业要求4-3课程目标（1）H课程目标（2）H课程目标（3）H2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求第一章绪论了解过程控制系统的特点、现状、发展概况和应用范围； 理解过程控制系统与运动控制系统的区别；掌握过程控制系统的组成及其分类；熟练掌握系统的流程图及方框图的绘制方法。 第二章过程建模了解过程对象建模的基本方法；理解过程对象模型的

6、概念；熟练掌握机理法、测试法建模的基本方法，能够运用这两种方法为工业生产中的典 型单容、多容对象建立数学模型。第三章单回路控制系统工程设计了解单回路控制系统工程设计的一般要求及设计步骤；理解控制方案设计的重要性及控制质量指标；熟练掌握通过过程特性分析选择控制参数、被控参数的方法；熟练掌握PID控制规 律及其特点；熟练掌握控制系统工程设计中选择检测变送器、执行器、控制器的基本原则和方法；掌握系统投运及控制器参数整定的基本方法。第四章 复杂过程控制系统 熟练掌握串级控制、前馈控制、比值控制、分程控制、选择性控制系统的组成、特 点与工作原理；掌握以上控制系统分析、设计与实施的方法和工业应用中应注意的

7、问题，能够运用 理论知识设计中等复杂程度的实际控制系统。第五章集散控制系统了解集散控制系统的组成原理与特点。五、课程学时安排章节 号教学内容学 时 数学生任务对应的课程 目标第1*1 .绪论1.1 过程控制系统发展概况1.2 过程控制系统组成及特 点13系统流程图与方框图2了解过程控制系统发展及现状；掌握过程控制系统的组成及其分类;熟 练掌握系统的流程图及方框图的绘制 方法1、自学线上课程：过程控制的概论、 过程控制系统的组成、过程控制系 统的分类，完成课后题及测试2、完成课后作业：1-2, 1-3, 1-5课程目标(1)课程目标(3)第2 章2.过程建模2.1 过程对象模型的概念及 建模基本

8、方法2.2 过程控制系统机理法建 模2.3 过程控制系统测试法建 模8理解过程对象模型的概念，了解过程对 象建模的基本方法;熟练掌握机理法建 模的基本方法;熟练掌握测试法建模的 基本方法；掌握典型单容、多容对象数 学模型；了解特性参数及其物理意义， 掌握特性参数对输出的影响1、自学线上课程：数学模型及分类、 机理法建模、测试法建模，完成课 后题及测试2、完成课后作业：2-1, 2-2, 2-3, 2-6, 2-8, 2-10课程目标(2)第3 章3.单回路控制系统的工程 设计3.1 过程控制系统工程设计 要求3.2 过程控制系统的性能指 标3.3 被控变量的选择3.4 系统特性及控制变量的 选

9、择3.5 测量变送器的选择3.6 执行器的选择3.7 控制器的选择3.8 控制器参数整定及系统 投运10了解单1 口1路控制系统工程设计的一般 要求及设计步骤;掌握控制系统的质量 指标；熟练掌握选择被控参数的方法； 熟练掌握选择控制参数的方法;掌握选 择检测变送器的基本原则;掌握选择执 行器的基本原则；熟练掌握PID控制 规律及其特点；掌握选择控制器的基本 原则及方法;掌握系统投运及控制器参 数整定方法1、自学线上课程：PID控制原理、执 行器、简单控制系统，完成课后题 及测试2、完成课后作业:3-2, 3-6, 3-7, 3-8, 3-14, 3-15, 3-23, 3-24课程目标(1)课

10、程目标(3)第4 章4.复杂过程控制系统4.1 串级控制系统的组成与 工作原理4.2 串级控制系统的特点4.3 串级控制系统的应用4.4 前馈控制系统的组成与 工作原理前馈控制器的设计与参数 整定4.5 比值控制系统设计与应 用4.6 分程控制系统设计与应用4.7 选择性控制系统设计与 应用10掌握串级控制系统的组成、特点与工作 原理;熟练掌握串级控制系统特点及分 析、设计方法；了解串级控制系统的应 用及原理；熟练掌握系统的组成、特点 与工作原理;熟练掌握前馈控制系统特 点及分析、设计、整定方法；掌握比值 控制系统的组成、特点、工作原理、设 计方法；熟练掌握分程控制系统的组 成、特点、工作原理

11、、设计方法；熟练 掌握选择性控制系统的组成、特点、工 作原理、设计方法1、自学线上课程：改善控制品质的复 杂控制、满足特殊要求的复杂控 制，完成课后题及测试2、完成课后作业：4-3, 4-5, 4-7, 4-9, 4-10, 4-11, 4-16, 4-18, 4-28, 4-33,4-36课程目标(3)第5 章5.集散控制系统5.1 集散控制系统的组成与特点5.2 集散控制系统的应用2了解集散控制系统的组成；了解集散控制系统的应用1、自学集散控制系统课本内容课程目标(1)备注：根据学生学情适当安排教学进度，并安排部分教学内容为自学内容，通过阶段测试来 对学生自学情况进行考核。六、实践环节及基

12、本要求本课程的的实验在后续过程控制专业实验课程中安排。七、考核方式及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核线上课程视频 观看观看课程视频10%线上小节及阶 段测试题库参考答案和评分标准10%作业学生课程平时成绩考核细则10%课堂表现成绩学生课程平时成绩考核细则10%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准60%考核类别考试成绩登记方式百分制表2课程目标考核环节和达成标准课程目标教学 环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（课堂表现、作业）A0.6线上成绩B期末考试成绩C1目标达成度=0.6 x + 0.2 x A +（）2 x Cl。A。B。课程目标

13、2讲授、 讨论平时成绩（课堂表现、作业）A0.6线上成绩B期末考试成绩C2目标达成度=0.6x + 0.2xA + 0.2xAC2。A。B。课程目标3讲授、 讨论平时成绩（课堂表现、作业）A0.6线上成绩B期末考试成绩C3目标达成度=0.6x + 0.2xA + 0.2xAC3n An Bn八、推荐教材与主要参考书（1）推荐教材：邵裕森，戴先中 主编，过程控制工程（第2版），机械工业出版社，2009.06（2）推荐参考书: 薛安克，孔亚广主编，过程控制，高等教育出版社，2013.07俞金寿，孙子强 编著，过程控制系统（第2版），机械工业出版社，2015.01 金以慧主编，过程控制，清华大学出版社，2005.06Curtis D. Johnson 著 Process Control Instrumentation Technology （SixthEdition）英文影印版，科学出版社，培生教育出版集团，2002.01