《陶瓷機械裝備自動控制 (1)》課程教學大綱

《陶瓷機械裝備自動控制》課程教學大綱課程代碼：ABJD0441課程中文名稱:陶瓷機械裝備自動控制課程英文名稱：AutomaticControlofCeramicMachineEquipments課程性質(zhì)：選修課程學分數(shù)：2學分課程學時數(shù)：32學時授課對象：機械電子工程專業(yè)本課程的前導課程：自動控制原理、傳感器與檢測技術(shù)一、課程簡介陶瓷機械裝備自動控制是機械電子工程專業(yè)打造特色的專業(yè)課程之一。通過課程的學習，掌握以溫度、壓力、流量等為表征的典型過程控制方法，了解過程建模和辨識的基本方法，熟悉儀表控制為基礎(chǔ)的過程控制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)及其組成，了解高性能和復雜過程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，掌握相應(yīng)的過程控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和集成方法在陶瓷機械設(shè)備生產(chǎn)中的應(yīng)用，初步具備自動化專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。二、教學基本內(nèi)容和要求課程教學內(nèi)容：第一章：緒論教學內(nèi)容：過程、陶瓷生產(chǎn)過程、過程控制及過程控制系統(tǒng)和自動化儀表等概念體系的建立，過程控制相關(guān)理論和工程發(fā)展趨勢；重點：過程控制系統(tǒng)和自動化儀表的概念；難點：與陶瓷生產(chǎn)過程相結(jié)合，系統(tǒng)的闡述各相關(guān)概念的關(guān)系；教學要求：了解與過程控制相關(guān)的基本概念和過程控制工程理論發(fā)展趨勢，理解過程控制和過程控制系統(tǒng)。第二章：檢測與變送教學內(nèi)容：檢測與變送的性能指標等基本概念，典型過程參數(shù)，溫度、壓力、流量、物位和成分的檢測方法與檢測儀表選型；重點：重點在于對于同一種參數(shù)不同類型儀表的特點及比較，儀表性能的表征和選型；難點：結(jié)合陶瓷生產(chǎn)過程控制要求講解儀表的選型和應(yīng)用方法；教學要求：了解各類儀表的性能特點和使用方法，理解過程的復雜性和檢測的多樣性以及兩者之間的關(guān)系，掌握儀表選型和應(yīng)用的基本方法。第三章：控制儀表教學內(nèi)容：PID控制規(guī)律及其工程應(yīng)用相關(guān)概念；模擬式和數(shù)字式調(diào)節(jié)器基本構(gòu)成、特點和使用方法；重點：控制儀表的功能構(gòu)成和PID控制規(guī)律的模擬和數(shù)字實現(xiàn)方法；難點：PID控制規(guī)律與理想PID控制規(guī)律的差異性，不同的實現(xiàn)方法所呈現(xiàn)的差異性比較；教學要求：了解DDZ-III型調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成、電路原理及其應(yīng)用特點；了解智能調(diào)節(jié)器的硬件和軟件構(gòu)成；理解控制器的基本工作原理。第四章：執(zhí)行器教學內(nèi)容：執(zhí)行器的基本構(gòu)成，典型執(zhí)行器原理、選型與應(yīng)用；重點：不同氣動和電動執(zhí)行機構(gòu)的原理和性能特點及其比較；調(diào)節(jié)閥的性能特點和選用；難點：調(diào)節(jié)閥的流量特性及其與過程特性之間的關(guān)系；教學要求：了解各類執(zhí)行器的組成原理和使用特點，了解并掌握各類調(diào)節(jié)閥的性能特點和選用方法，了解電/氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器的工作原理。第五章：安全防爆教學內(nèi)容：過程系統(tǒng)安全及其安全措施的基本概念體系，典型系統(tǒng)安全方案及其原理分析；重點：安全柵構(gòu)成的典型安全火花防爆系統(tǒng)，齊納式和隔離式的基本構(gòu)成和原理；難點：隔離式安全柵在檢測端和執(zhí)行端的應(yīng)用原理及區(qū)別；教學要求：了解環(huán)境的安全等級標準和儀表安全防爆的分級標準，了解齊納式和隔離式安全柵的基本構(gòu)成和原理，理解儀表安全在過程控制中的重要性。第六章：被控過程的建模教學內(nèi)容：數(shù)學建模概念體系的建立，被控過程的解析法和試驗法建模方法的介紹和典型陶瓷生產(chǎn)過程的建模舉例；重點：單容和多容過程的特性，解析法和試驗法建模；難點：典型陶瓷生產(chǎn)過程的試驗法建模；教學要求：理解單容和多容過程的特征，了解解析法、試驗法和綜合法建模過程和原理，掌握基于階躍響應(yīng)的被控過程建模方法。第七章：簡單過程控制系統(tǒng)設(shè)計教學內(nèi)容：過程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本概念，控制需求和定義方法，控制方案的基本內(nèi)容及其確定，典型陶瓷生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)設(shè)計舉例，強化過程控制系統(tǒng)設(shè)計的工程設(shè)計部分；重點：單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和開發(fā)過程，被控參數(shù)和控制參數(shù)的設(shè)計原則；難點：基于過程控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律和執(zhí)行器選擇，調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定原理和方法；教學要求：了解簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和開發(fā)過程，理解被控參數(shù)和控制參數(shù)的設(shè)計原則，掌握調(diào)節(jié)規(guī)律、執(zhí)行器的選擇方法，掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法與實驗技能。第八章：復雜和高性能過程控制系統(tǒng)設(shè)計（選講）教學內(nèi)容：簡介大滯后過程控制，模糊控制系統(tǒng)，介紹過程控制系統(tǒng)的前沿和發(fā)展趨勢及先進控制理論的工程應(yīng)用；重點：大滯后過程特點和過程控制系統(tǒng)解決方案，模糊控制系統(tǒng)的基本組成和模糊控制器的設(shè)計；難點：大滯后被控過程的特征及其控制方案，模糊控制原理和模糊控制器設(shè)計；教學要求：了解大滯后過程的基本特征，掌握大滯后過程控制系統(tǒng)設(shè)計方法，了解模糊控制系統(tǒng)的基本組成，掌握模糊控制器的設(shè)計。第九章：陶瓷工業(yè)窯爐的過程控制教學內(nèi)容：輥道窯溫度自動控制；隧道窯窯壓自動控制；陶瓷梭式窯的全自動控制；電窯爐的溫度自動控制。重點：輥道窯溫度自動控制，電窯爐的溫度自動控制難點：輥道窯溫度自動控制教學要求：了解輥道窯溫度制度，熟悉輥道窯溫度控制方案。了解隧道窯壓力制度及壓力控制方案。了解陶瓷校式窯控制方案。掌握電窯爐的溫度自動控制方案及控制系統(tǒng)設(shè)計三、實驗教學內(nèi)容及基本要求暫無四、教學方法與手段講授法、案例法和討論法相結(jié)合，多媒體教學五、教學學時分配章節(jié)與內(nèi)容課時作業(yè)量備注第一章緒論2第二章檢測與變送 43第三章控制儀表42第四章執(zhí)行器42第五章安全防爆21第六章被控過程的建模42第七章簡單控制系統(tǒng)設(shè)計62第八章復雜和高性能過程控制系統(tǒng)設(shè)計41第九章陶瓷工業(yè)窯爐的過程控制21合計3214六、考核方式與成績評定標準1、考核方法2、成績評定，平時成績30%+考試成績70%七、教學參考資源1、參考書目：（1）潘永湘、楊延西編著，《過程控制與自動化儀表》，機械工業(yè)出版社，2010年。（2）俞金壽、蔣慰孫編著，《過程控制工程》，電子工