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。
(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。
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分。
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
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。
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。