過程控制工程教學(xué)大綱

1、過程與過程控制 （雙語(yǔ)）教學(xué)大綱（課程編號(hào)0882425學(xué)分 - 學(xué)時(shí) - 實(shí)驗(yàn) 4-56-16）東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院一、課程的性質(zhì)與目的本課程是工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)主干課程，教學(xué)目的是使學(xué)生從控制系統(tǒng)的角度掌握工業(yè)生產(chǎn)過程的典型控制方案，為學(xué)生將來從事過程控制的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)維護(hù)等工作打下理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)本課程后， 學(xué)生應(yīng)掌握過程控制策略及典型生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制等，學(xué)生從控制系統(tǒng)的高度掌握過程控制專業(yè)知識(shí)，能夠進(jìn)行過程控制工程領(lǐng)域的研究及設(shè)計(jì)工作。使二、課程內(nèi)容的教學(xué)要求（ 1）過程控制概述： 掌握過程控制的定義，弄清過程控制的目的；掌握過程控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)。（ 2）過程儀表： 掌握

2、過程檢測(cè)儀表信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)；掌握過程檢測(cè)儀表的幾種接線方式；掌握溫度、 壓力、流量、物位和成份等檢測(cè)儀表的工作原理以及選型和安裝； 了解執(zhí)行器的基本原理，掌握電動(dòng)和氣動(dòng)執(zhí)行器的使用；掌握調(diào)節(jié)閥的流量特性及其選擇方法。（ 3）過程建模： 掌握被控過程的自衡和積分特性；了解被控過程的機(jī)理建模方法；掌握被控過程的時(shí)域響應(yīng)建模方法。（ 4）常規(guī)過程控制策略： 掌握 PID 控制的基本工作原理及其特點(diǎn)； 掌握各種改進(jìn)型 PID 控制算法；了解各種 PID 控制器參數(shù)整定方法。（ 5）先進(jìn)過程控制策略： 了解先進(jìn)過程控制策略的發(fā)展和特點(diǎn)；掌握內(nèi)?？刂?、預(yù)測(cè)控制、多變量解耦控制等在過程控制中的應(yīng)用；掌握基于內(nèi)模

3、的PID 設(shè)計(jì)方法；掌握預(yù)測(cè)控制的基本原理；掌握多變量解耦控制系統(tǒng)的原理，掌握相對(duì)增益的概念。（ 6）復(fù)雜控制系統(tǒng)：掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，了解串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合；掌握前饋控制原理和常用的動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償模型，掌握前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及工業(yè)應(yīng)用；掌握比值控制、選擇性控制和分程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用。（ 7）計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)： 掌握集散控制 DCS 系統(tǒng)、 PLC-SCADA 系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，了解組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)場(chǎng)總線的基本概念。（ 8）典型過程： 掌握典型生產(chǎn)過程的特點(diǎn)及控制方法，如生化過程、CSTR 、氣體緩沖罐、精餾過程等的典型特性及控制方法。三、實(shí)驗(yàn)要求見實(shí)

4、驗(yàn)教學(xué)大綱。四、能力培養(yǎng)的要求1. 分析能力的培養(yǎng)： 主要是對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析的能力的培養(yǎng)，同時(shí)也要注意培養(yǎng)針對(duì)具體過程選取控制策略的能力的培養(yǎng)。2. 計(jì)算能力的培養(yǎng)： 要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，具備對(duì)各種被控過程控制參數(shù)進(jìn)行整定計(jì)算的能力和對(duì)計(jì)算結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷或校核的能力； 具有使用計(jì)算機(jī)仿真程序的能力。3. 自學(xué)能力的培養(yǎng)： 通過本課程的教學(xué)，要培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理、概括、消化吸收的能力，以及圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容，閱讀參考書籍和資料，自我擴(kuò)充知識(shí)領(lǐng)域的能力。4. 表達(dá)能力的培養(yǎng)： 主要通過作業(yè)和課堂討論，清晰、整潔地表達(dá)自己解決問題的思路和步驟的能力。5. 創(chuàng)新能力的

5、培養(yǎng)： 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、深入鉆研問題的習(xí)慣，和對(duì)問題提出多種解決方案、選擇不同控制方法，以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析比較和舉一反三的能力。五、建議學(xué)時(shí)分配課程內(nèi)容講 課習(xí)題課或課堂討論實(shí)驗(yàn)上 機(jī)過程控制概述2過程傳感器及選型2過程執(zhí)行器及調(diào)節(jié)閥選型2機(jī)理模型22動(dòng)態(tài)特性、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?2控制器、反饋控制結(jié)構(gòu)2PID 控制器整定222頻率響應(yīng)分析2內(nèi)?？刂?基于內(nèi)模的 PID 方法22串級(jí)控制22前饋控制22改進(jìn)性能的 PID 控制2比值控制、選擇性控制和分程2控制控制回路耦合2多變量控制22廠級(jí)控制、 均勻控制、 閥位控2制模型預(yù)測(cè)控制 MPC 基本原理2多變量 MPC 、 MPC 實(shí)現(xiàn)222*計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)、 FCS、22*組態(tài)軟件泵、鍋爐、緩沖罐控制22*間歇反應(yīng)器、精餾塔控制222*合計(jì)421216帶“ *”的為仿真實(shí)驗(yàn)。六、考核方式總評(píng)成績(jī)平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)及實(shí)驗(yàn)）期末考試成績(jī)平時(shí)成績(jī)占10期末考試成績(jī)占90%七、教材及參考書1 B. W. Bequette, Process c