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SPOC学校专有课程
过程控制系统
第3次开课
开课时间: 2022年03月02日 ~ 2022年05月31日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 220 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=流程工业是国民经济的支柱和基础产业,随着全球化的竞争日益激烈、环境及安全的要求日趋严格,迫切需要提升其资源和能源的利用效率和产品的质量,以及运行的安全性和稳定性。过程控制在流程工业领域变得越来越重要,也已成为各工科高等院校自动化专业必修的重要课程之一。 教学团队贯彻以学生为中心的教学理念,突出能力培养目标,根据调研分析和多年积累的教学经验,对过程控制系统课程的教学环节和内容进行精心设计,建设了全方位的教学资源,致力于解决学生在本课程中学习的难点,使学生收获学习乐趣和成就感。
流程工业是国民经济的支柱和基础产业,随着全球化的竞争日益激烈、环境及安全的要求日趋严格,迫切需要提升其资源和能源的利用效率和产品的质量,以及运行的安全性和稳定性。过程控制在流程工业领域变得越来越重要,也已成为各工科高等院校自动化专业必修的重要课程之一。 教学团队贯彻以学生为中心的教学理念,突出能力培养目标,根据调研分析和多年积累的教学经验,对过程控制系统课程的教学环节和内容进行精心设计,建设了全方位的教学资源,致力于解决学生在本课程中学习的难点,使学生收获学习乐趣和成就感。
—— 课程团队
课程概述

工业过程控制是自动化领域重要分支,主要指流程工业的生产过程自动化控制,广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、制药、建材等工业领域。

《过程控制系统》是自动化专业的必修课。课程的任务帮助学生在了解、掌握相关行业生产过程、工艺流程和生产对象动静态特性的基础上,根据安全、稳定和经济的三性要求,应用自动控制理论对控制系统进行分析和设计,进行系统设备选型,形成控制方案并予以实现。教学目的是使学生掌握工业过程控制系统的基本知识、基本理论、基本技能和科学思维方法,培养学生综合运用所学知识对复杂过程控制系统进行分析、设计的能力,培养其创新思维,实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。

本课程的教学特色体现在如下几方面:

(1)采用知识网络教学法,帮助学生梳理知识脉络和知识点之间的联系,把多个知识点融会贯通,使学生对所学知识的理解更加深刻,应用更加灵活,强化学生综合运用知识解决复杂工程问题能力。

(2)践行学以致用的教学理念,在课程资源等方面为学生创造“用”的环境,强化能力培养。贯穿课程的Matlab仿真和基于组态软件的工程案例虚拟仿真实训,将理论知识中的数学模型、控制理论方法与真实物理系统相联系,虚实结合实现了理论与实际深度融合,提高了学生实践动手能力。

(3)落实以学生为中心的理念,通过立体化的教学资源实现多元化全周期学习;翻转课堂、启发式、案例式和研究性等多样化的教学方式,提高了学生的兴趣和成就感,收获学习乐趣,形成能力正向放大机制。


授课目标

1掌握过程控制系统的组成与性能指标,能判断过程控制系统的任务、特点、性能,掌握被控过程的数学模型建立方法,会使用机理建模方法和测试建模方法。

2掌握执行器的结构、特性和选型,能为控制系统选择适当的调节阀。

3掌握PID控制原理和简单控制系统的分析、设计、参数的整定,能设计工业过程的单闭环控制系统和控制器规律。

4掌握复杂控制系统的分析与设计,能分析、设计串级控制系统、补偿控制控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、自动选择性控制系统和解耦控制系统。

5了解过程控制系统的发展趋势及对社会环境的影响,能够认识到过程控制技术和系统对经济、环境和社会的影响。


成绩 要求

   本课程成绩以百分计,平时计分测验、作业共计20分,课程讨论10分,期末考试70

      

课程大纲
第1章 概述
第1讲:课程简介
第2讲:过程控制的要求与任务
第3讲:过程控制系统的组成与特点
第4讲:过程控制系统的性能指标
第5讲:过程控制系统的设计
第6讲:过程控制系统的发展趋势
第2章 被控过程的数学模型
第7讲:过程控制系统的数学模型形式
第8讲:机理法建立系统的数学模型
第9讲:测试法建立系统的数学模型
第10讲:利用MATLAB建立过程模型
第3章 执行器
第11讲:气动调节阀的结构
第12讲:调节阀的流量系数
第13讲:调节阀的结构特性和流量特性
第14讲:气动调节阀的选型
第4章 PID控制原理
第15讲:PID控制的特点
第16讲:比例控制
第17讲:比例积分控制
第18讲:比例积分微分控制
第19讲:数字PID控制
第5章 简单控制系统
第20讲:简单控制系统的分析与组成
第21讲:简单离散控制系统的组成
第22讲:简单控制系统的设计
第23讲:控制器的选型
第24讲:控制器参数整定的基本要求
第25讲:PID控制器参数的工程整定
第26讲:等效调节器及调节器的刻度值
第27讲:利用MATLAB对简单控制系统进行仿真
第6章 串级控制系统
第28讲:串级控制系统的基本概念
第29讲:串级控制系统的组成与工作过程
第30讲:串级控制系统的分析
第31讲:串级控制系统的设计
第32讲:串级控制系统的参数整定
第33讲:串级控制系统的投运及仿真
第7章 补偿控制系统
第34讲:前馈控制的概念及系统结构
第35讲:前馈控制系统的设计及参数整定
第36讲:大迟延控制系统
第37讲:利用MATLAB对补偿控制系统进行仿真
第8章 特殊控制系统
第38讲:比值控制的概念及系统结构
第39讲:比值控制系统的设计及参数整定
第40讲:均匀控制系统
第41讲:分程控制系统
第42讲:自动选择性控制系统
第43讲:顺序控制系统
第44讲:利用MATLAB对特殊控制系统进行仿真
第9章 解耦控制系统
第45讲:解耦控制的基本概念
第46讲:解耦控制系统的分析
第47讲:解耦控制系统的设计
第48讲:解耦控制系统的实施
第49讲:利用MATLAB对解耦控制系统进行仿真
第10章 计算机过程控制系统
第50讲:计算机过程控制系统简介及组成
第51讲:计算机过程控制系统的类型
第52讲:先进过程控制方法
展开全部
预备知识

高等数学线性代数、复变函数、电路理论、自动控制理论、现代控制理论基础、传感器原理、计算机控制技术


参考资料

1. 使用教材

  杨丽娟,李国勇, 阎高伟等.过程控制系统(第4版).北京: 电子工业出版社, 2021.

2. 参考书目

  [1]黄德先, 王京春, 金以慧. 过程控制系统. 北京: 清华大学出版社, 2011.

  [2]陈夕松, 汪木兰, 杨俊. 过程控制系统(第三版). 北京: 科学出版社, 2015.

  [3]方康玲. 过程控制及其MATLAB实现(第2版). 北京: 电子工业出版社, 2013.

  [4]王再英, 刘淮霞, 陈毅静. 过程控制系统与仪表. 北京: 机械工业出版社, 2006.

  [5]戴连奎,于玲,田学民,王树青等.过程控制工程(第3版).北京: 化学工业出版社,2015.

  [6]李国勇,何小刚,阎高伟主编. 过程控制实验教程. 北京:清华大学出版社, 2011

3. 相关的国内外标准

  HG/T 20636 自控专业设计管理规定;

  HG/T 20637 自控专业工程设计文件的编制规定;

  HG/T 20637.1 自控专业工程设计文件的组成和编制;

  HG/T 20637.2自控专业工程设计用图形符号和文字代号;

  HG/T 20638自控专业工程设计文件的深度规定;

  HG/T 20639自控专业工程设计用典型图表及标准目录;

  HG 20559 管道仪表流程图设计规定;

  GB 2625 过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号;

  HG 20505 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号;

  ISA S5.3 分散控制/共用显示仪表、逻辑和计算机系统用图形符号。


常见问题

学习该课程的同时,建议充分利用课程资源中的MATLAB案例、组态软件实训案例进行仿真验证,强化理论与工程实际的联系,提升工程实践能力,以此达到更好的知识学习和能力提升效果。


太原理工大学
3 位授课老师
李国勇

李国勇

教授

王芳

王芳

副教授

阎高伟

阎高伟

教授

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