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过程控制
第9次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年06月20日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 255 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
课程详情
课程评价(95)
spContent=本课程为自动化专业核心课,由北京科技大学自动化学院5位教师主讲。其在培养学习者综合设计能力和自动化工程实践能力方面占有重要的地位,旨在培养学习者掌握工业中过程控制的基本概念、过程控制系统的主要结构类型和工作原理,以及实现其计算机控制的方法,具备相应的过程控制系统设计、理论分析、工程实现等基本能力。
本课程为自动化专业核心课,由北京科技大学自动化学院5位教师主讲。其在培养学习者综合设计能力和自动化工程实践能力方面占有重要的地位,旨在培养学习者掌握工业中过程控制的基本概念、过程控制系统的主要结构类型和工作原理,以及实现其计算机控制的方法,具备相应的过程控制系统设计、理论分析、工程实现等基本能力。
—— 课程团队
课程概述

    本课程主要采用自动化工具,应用控制理论,分析工业过程对象特性,设计工业过程控制系统,实现工业生产过程自动化。本课程将控制理论中介绍的原理和方法与工业过程控制联系起来,解决特定的工业过程控制问题。

    课程的主线是:过程对象的特性与建模→简单控制系统及其设计方法→常用复杂控制系统的原理与设计应用→先进控制方法和新技术的应用。通过线上学习、作业、测试、考试及作业互评、讨论、答疑等方式使学习者能够在理论和实践上掌握过程控制系统的组成及框图,掌握过程控制系统的过渡过程和品质指标;了解过程被控对象的数学模型,掌握过程控制系统的传递函数,掌握被控对象数学模型的实验获取;理解简单控制的基本原理,了解被控变量和操纵变量的选择,掌握控制阀的选择,了解测量元件特性的影响及克服方法,掌握常规控制器控制规律的选择及正反作用的确定,掌握简单控制系统方案的实施,了解简单控制系统的投运和控制器参数整定,掌握简单控制系统的故障及排除方法;掌握串级控制系统的工作原理、参数整定方法,了解均匀控制、比值控制、分程控制、选择控制、前馈控制及其它复杂控制系统;了解预测控制、模糊控制、自适应控制等先进控制方法的基本原理及设计方法。

    要求学习者能根据不同的对象,不同的工艺要求,合理选用不同的控制方案;熟悉先进过程控制系统的结构原理,了解过程控制系统的发展动态和新成果;提高学生解决过程工艺实际问题能力,突出新技术,从而提升学生在过程控制中“独当一面”的技术水平。

授课目标

通过本课程的学习,使学习者在知识和技能上达到如下目标:

课程目标1:能够掌握过程控制系统的结构、特点及其实现形式,理解工业过程对象特性以及实验建模的方法,并能使用控制理论知识,达到对复杂工程系统对象特性的分析,并能针对具体对象使用不同的模型来表述,从而实现复杂工业系统的模拟,达到认识复杂过程对象的目的,为复杂工业过程控制系统设计奠定基础;

课程目标2:能够掌握简单控制系统的结构、分析、设计与控制器参数,调节阀基本结构与特性分析,能够将简单控制系统分析技术运用到设计和开发中,能够设计模拟环节,并进行相应数据采集、整理,对实验结果进行关联、建模、分析和解释,并通过信息综合得到合理有效的结论;

课程目标3:能够理解复杂控制系统与先进控制系统的结构、分析、设计与控制器参数整定,包括串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、大延迟控制、预测控制等系统,能够掌握各类控制系统的分析、设计与控制算法;

课程目标4:能利用多学科知识解决过程控制领域的复杂工程问题分析和设计。通过复杂工程系统过程控制实例讲解,使 学习者在过程控制系统设计与开发中能考虑节能与环保因素,从而能利用工程管理知识理解过程控制设计与开发全流程,并贯穿过程控制系统设计中的设计步骤以及控制系统选型等过程,能够利用相关知识进行经济决策,以获得高性价比的过程控制系统。

课程大纲
绪论
课时目标:了解过程控制的概念、发展与趋势,掌握过程控制系统的组成、特点及分类,了解过程控制工程的研究对象和任务。
1.1 过程控制系统组成与分类
1.2 过程控制系统性能指标
1.3 过程控制的研究对象与任务
工业过程数学模型
课时目标:了解工业过程模型的基本概念与分类,了解工业过程数学模型建立的基本方法,理解工业过程模型参数与对象特性关系以及典型工业对象模型表征。
2.1 工业过程数学模型概述
2.2 工业过程稳态数学模型
2.3 工业过程动态数学模型
2.4 过程特性对控制性能指标的影响
控制器及其控制规律
课时目标:了解控制器的基本控制规律,熟练掌握比例-积分-微分算法中各部分的作用,掌握比例-积分-微分控制算法的实现及其抗控制器饱和的几种改进算法,理解二自由度PID算法及其实现形式。
3.1 位式控制
3.2 比例、积分、微分控制
3.3 比例-积分-微分控制
简单控制系统
课时目标:理解简单控制系统的组成和控制性能指标,掌握控制阀的特性及其控制阀的选择,掌握简单控制系统的设计流程与各环节特性分析,掌握控制器的控制算法与参数整定方法。
4.1 简单控制系统的组成
4.2 控制系统设计概述
4.3 被控变量与操纵变量的选择
4.4 执行器的选择
4.5 控制规律及控制器作用方向的选择
4.6 简单控制系统参数整定
4.7 控制系统投运
复杂控制系统
课时目标:掌握串级控制系统的原理、结构、特点和设计,掌握比值控制系统中比值系数的计算,掌握前馈控制的基本原理和结构,掌握选择性控制的基本原理和结构,理解分程控制的基本原理和结构,理解双重控制的基本原理和结构。
5.1 串级控制系统
5.1.1 串级控制系统的基本原理及特点
5.1.2 串级控制系统的设计
5.1.3 串级控制系统控制器参数整定
5.1.4 串级控制系统的投运
5.1.5 串级控制系统实例分析
5.2 比值控制系统
5.2.1 比值控制系统的基本原理
5.2.2 比值系数的计算
5.2.3 比值控制系统工程应用中的问题
5.2.4 比值控制系统参数整定、投运实例分析
5.3 均匀控制系统
5.3.1 均匀控制系统的基本原理
5.3.2 均匀控制规律选择及参数整定
5.4 分程控制系统
5.4.1 分程控制系统的基本原理
5.4.2 分程控制系统的实例分析
5.5 前馈控制系统
5.5.1 前馈控制系统的基本原理
5.5.2 前馈控制系统主要结构形式
5.5.3 前馈控制系统设计及实例分析
5.6 选择性控制系统
5.6.1 选择性控制系统的基本原理
5.6.2 选择性控制系统的实例分析
先进控制与综合自动化系统
课时目标:了解模型预测控制、模糊控制、自适应控制、解耦控制的原理、特点和步骤。
6.1 先进控制系统概述
6.2 基于模型的预测控制技术
6.3 模糊控制技术
6.4 自适应控制技术
6.5 解耦控制技术
展开全部
预备知识

自动控制原理、自动检测技术、工程导论等

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1. 彭开香. 过程控制[M]. 北京:冶金工业出版社,2016

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

北京科技大学
5 位授课老师
彭开香

彭开香

教授

李江昀

李江昀

教授

董洁

董洁

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