《熱工過程自動控制》課程教學(xué)大綱（本科）

1、熱工過程自動控制Automatic Control of Thermal Process課程代碼：02410069學(xué)分：3學(xué)時：48 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時：44實(shí)驗(yàn)學(xué)時：4上機(jī)學(xué)時：0課程實(shí)踐學(xué)時:0 ）先修課程：能源與動力工程控制基礎(chǔ)適用專業(yè)：能源與動力工程教材：熱工過程自動控制（自編講義）一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)熱工過程自動控制是能源與動力工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它是在自動 化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、測量技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、管理學(xué)等課程 知識的基礎(chǔ)上，將自動控制原理應(yīng)用到熱工過程的一門應(yīng)用科學(xué)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握 熱工過程自動控

2、制的基本原理以及必要的理論知識和工程實(shí)踐能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事本專業(yè)以及 相關(guān)專業(yè)方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1:能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究 分析熱工過程自動控制中的復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)2：能夠針對熱工過程自動控制中的復(fù)雜工程問題，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工 程工具和信息技術(shù)工具，提出熱工過程自動控制的解決方案、預(yù)期的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)以及控制質(zhì)量的綜合 評定，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)3：能夠就熱工過程自動控制中的復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行進(jìn)行有效溝通和交流，包 括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)和解釋。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要

3、求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系（認(rèn)證專業(yè)專業(yè)必修課程填寫）.畢業(yè)要求3：系統(tǒng)掌握本專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的、必需的技術(shù)理論基礎(chǔ)，主要包括機(jī)械和力學(xué)理論（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)）、能源動力工程理論、熱流體理論（熱力學(xué)、流體力學(xué)、 傳熱學(xué)）、電工電子和自動控制理論以及必要的計(jì)算機(jī)知識。.畢業(yè)要求4：掌握本專業(yè)領(lǐng)域方向所必需的專業(yè)知識和基本技能，了解學(xué)科前沿及發(fā)展趨勢， 并對其它相關(guān)專業(yè)方向的有關(guān)知識有一定了解。.畢業(yè)要求5：具有設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。4畢業(yè)要求7：具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，掌握能源動力方面 的基本創(chuàng)新方法，具有將交叉學(xué)科知識運(yùn)動到

4、解決工程問題的能力，并能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、 法律、安全、健康、倫理等制約因素。5.畢業(yè)要求9：能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價能源動力工程實(shí)踐和相關(guān)工程問 題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6畢業(yè)要求12：能正確認(rèn)識終身學(xué)習(xí)的重要性，具備較強(qiáng)的自學(xué)能力、獨(dú)立分析解決問題的能 力和適應(yīng)社會發(fā)展的能力。課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5/畢業(yè)要求7畢業(yè)要求9畢業(yè)要求12二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念（一）課程內(nèi)容（1）實(shí)現(xiàn)自動控制的方法；（2）自動控制系統(tǒng)的基本概念； （3）控制系統(tǒng)

5、的控制方式和質(zhì)量評定。（二）教學(xué)要求掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念、控制方式和質(zhì)量評定，理解自動控制系統(tǒng)分析的基本方法和系 統(tǒng)傳遞函數(shù)，了解一階、二階系統(tǒng)的動態(tài)特性與分析方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)自動控制系統(tǒng)的基本概念、常用的自動控制方式以及控制系統(tǒng)的質(zhì)量評定。.難點(diǎn)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述以及系統(tǒng)分析的基本概念。第二章熱工過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析與整定（一）課程內(nèi)容（1）熱工對象的動態(tài)特性；（2）熱工過程的調(diào)節(jié)規(guī)律和調(diào)節(jié)器；（3）單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析；（4）單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定；（5）復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（二）教學(xué)要求理解熱工過程控制對象的動態(tài)特性和調(diào)節(jié)規(guī)律，掌握采用PID控制器的單回路系統(tǒng)的分析和整

6、定方法，了解串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)、前饋-反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)、解耦控制和純滯后補(bǔ)償?shù)葞追N復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)熱工過程三種基本的調(diào)節(jié)規(guī)律和四種基本調(diào)節(jié)器。.難點(diǎn)熱工過程單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析和整定方法。第三章計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制及其實(shí)現(xiàn)（-）課程內(nèi)容計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)；接口技術(shù)與輸入輸出通道；數(shù)字信號的處理與數(shù)字濾波；PID調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)；PID控制算法的改進(jìn)；PID控制算法的參數(shù)整定。(二)教學(xué)要求了解計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)，掌握數(shù)據(jù)采集與處理的基本概念與基本方法，熟練掌握 典型數(shù)字信號處理與數(shù)字濾波的方法與程序流程，熟練掌握經(jīng)典PID調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法與程 序流程，掌握PI

7、D控制算法的改進(jìn)方法和參數(shù)整定。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)字信號的處理方法、PID調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)與程序流程。.難點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)字信號的處理與實(shí)現(xiàn)。第四章集散控制系統(tǒng)(-)課程內(nèi)容(1)集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其發(fā)展；(2)集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；(3)集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系；(4)集散控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)；(5)典型集散控制系統(tǒng)介紹。(二)教學(xué)要求了解集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與體系結(jié)構(gòu)，理解集散控制系統(tǒng)“集中管理、分散控制”的設(shè)計(jì)理念, 掌握集散控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法，了解典型集散控制系統(tǒng)模板的組成、功能及主要技術(shù)參數(shù)。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法。.難

8、點(diǎn)集散控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，集散控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)及評價。第五章先進(jìn)過程控制系統(tǒng)(一)課程內(nèi)容(1)預(yù)測控制的基本原理與預(yù)測模型；（2）自適應(yīng)控制的模型參考自適應(yīng)控制和自校正控制；（3）智能控制。（二）教學(xué)要求了解先進(jìn)過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與基本原理，以及先進(jìn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)方法，了 解預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、智能控制（專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制）的基本原理與控制模 型。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的基本原理與控制模型。.難點(diǎn)三種常用智能控制系統(tǒng)控制模型的建立與分析。第六章 熱工過程自動控制應(yīng)用系統(tǒng)介紹（-）課程內(nèi)容（1）電阻爐溫度的自動控制；（2）

9、工業(yè)鍋爐自動控制系統(tǒng)；（3）多路氣體流量自動控制系統(tǒng)；（4）燃?xì)馊紵^程自動分析與控制系統(tǒng)；（5）空調(diào)房間恒溫恒濕自動控制系統(tǒng)。（二）教學(xué)要求了解典型熱工過程中溫度、濕度、壓力、流量、燃燒等基本參數(shù)測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成以及實(shí) 現(xiàn)方法。三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如課程不含實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)可不填）編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時類型要求支撐的課程目標(biāo)1PID調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)2設(shè)計(jì)性必做課程目標(biāo)22電阻爐溫度的PID自動控制2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)2注：L “類型”填驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等;.“要求”填必做、選做。實(shí)驗(yàn)1: PID調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)了解計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的基本組成及其特點(diǎn)，復(fù)習(xí)并掌握計(jì)算機(jī)編程方法，掌握經(jīng)

10、典PID調(diào)節(jié)規(guī) 律的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法與程序流程，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)2：電阻爐溫度的PID自動控制寫明實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及要求。復(fù)習(xí)熱工過程自動控制的基本原理，了解熱工過程中溫度、壓力、流量等基本參數(shù)測控系統(tǒng)的 特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握溫度的PID控制，認(rèn)真寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。四、學(xué)時分配及教學(xué)方法章（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課程 實(shí)踐小 計(jì)緒論22演示法課程目標(biāo)3給遼第一早44講授法課程目標(biāo)1第二章1212講授法課程目標(biāo)1第三章10212講授法、基于問題課程目標(biāo)2第四章88講授法、演示法課程目標(biāo)2第五章66講授法課程目標(biāo)2第

11、六章224基于案例課程目標(biāo)3合計(jì)44448注：1.課程實(shí)踐學(xué)時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格；.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項(xiàng)目、案例等教學(xué)方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重備注期末考試閉卷考試80%課堂表現(xiàn)課堂紀(jì)律、現(xiàn)場提問20%注：1.分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等。.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六、參考書目及學(xué)習(xí)資料（書名，主編，出版社，出版時間及版次）.熱工過程自動控制，楊獻(xiàn)勇編