《化工過程控制》課程介紹與教學大綱

PAGE5《化工過程控制》課程簡介課程編號：03014022課程名稱：化工過程控制/ChemicalEngineeringProcessControl學分:2學時：32（實驗：上機：12課外實踐：0）適用專業(yè)：化學工程與工藝及相近專業(yè)建議修讀學期：第六學期開課單位：化學與工化學院先修課程：儀表與自動化控制、化學反應工程、化工分離工程、化工過程模擬考核方式與成績評定標準：閉卷考試；筆試成績70%，平時成績20%，大作業(yè)成績10%教材與主要參考書目：教材：《化工過程控制系統(tǒng)》，魯明休，化學工業(yè)出版社主要參考書目：《化工過程控制系統(tǒng)》，蔣慰孫，化學工業(yè)出版社《化工過程控制工程》，王冀程，化學工業(yè)出版社《化工自動化基礎》，葉昭駒，化學工業(yè)出版社《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐》，趙廣元，北京航空航天大學出版社內容概述：中文：《化工過程控制》是化學工程與工藝專業(yè)的核心專業(yè)基礎課程之一。它是在學生完成儀表與自動化控制、化學反應工程、化工分離工程、化工過程模擬等課程學習的基礎上，應用過程控制的觀點和方法來研究化工過程的分析、控制、設計與優(yōu)化。本門課程的任務是使學生獲得必要的控制理論和過程控制知識，掌握使用時域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法分析自動控制系統(tǒng)的方法，掌握控制系統(tǒng)的類型、特點，注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事化工過程控制技術工作，打下必要的基礎。利用啟發(fā)式和多媒體教學手段，使學生對學習內容有較深刻的理解和認識。英文：ChemicalEngineeringProcessControlisoneoftheprofessionalandbasiccurriculumsforchemicalengineeringandtechnologyprofession.OnthebasisofcompletingInstrumentationandAutomationControl,ChemicalReactionEngineering,ChemicalSeparationEngineering,ChemicalProcessSimulationandsoon,analysis,control,designandoptimizationareinvestigatedbyapplyingviewandmethodofprocesscontrol.Thedutyofthecourseistomakestudentstoobtainsomenecessaryknowledgeofcontroltheoryandprocesscontrol,mastertheanalysismethodoftheautomaticcontrolsystemusingtimedomainanalysis,frequencydomainanalysis,androotlocusanalysis,andgrasptypesandcharacteristicsofthecontrolsystem.Wepayattentiontotrainingstudents'abilityoftheorywithpractice,analyzingandsolvingproblem,forthefutureworkinthechemicalprocesscontroltechnologytolaythenecessaryfoundation.Inaddition,weapplyheuristicandmultimediateachingmethodstomakestudentshaveaprofoundunderstandingandawarenessforlearningcontents.《化工過程控制》教學大綱課程編號：03014022課程名稱：化工過程控制/ChemicalEngineeringProcessControl學分:2學時：32（實驗：0上機：12課外實踐：0）適用專業(yè)：化學工程與工藝及相近專業(yè)建議修讀學期：第六學期開課單位：化學與工化學院先修課程：儀表與自動化控制、化學反應工程、化工分離工程、化工過程模擬一、課程性質、目的與任務本課程是化工專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，本課程必須在學完《儀表與自動化控制》、《化學反應工程》、《化工分離工程》、《化工過程模擬》等基礎課程之后開設。本課程教學主要目的是使學生獲得必要的化工過程控制知識，注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事過程控制技術工作，打下必要的基礎。本課程教學的主要任務是使學生獲得必要的自動控制理論和化工過程控制知識，掌握用時域分析法分析自動控制系統(tǒng)的方法，掌握控制系統(tǒng)的類型、特點，注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事過程控制技術工作，打下必要的基礎。課程基本能力要求：(1)牢固掌握自動控制系統(tǒng)的組成，及其系統(tǒng)的控制質量指標；(2)列寫簡單控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、微分方程、傳遞函數(shù)；(3)牢固掌握控制系統(tǒng)的控制規(guī)律、控制器參數(shù)對系統(tǒng)控制質量的影響；牢固掌握被控對象參數(shù)對控制系統(tǒng)質量的影響；(4)掌握簡單控制系統(tǒng)的分析、設計、應用及系統(tǒng)投運和控制器參數(shù)整定方法；(5)

掌握串級控制系統(tǒng)的特點、應用和設計。(6)基本掌握比值、均勻、前饋、自動選擇等復雜控制系統(tǒng)的組成、特點及應用；了解先進控制技術；畢業(yè)要求指標點課程目標1、設計/開發(fā)解決方案能針對復雜的化工設計任務，采用系統(tǒng)的方法，綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，進行化工工藝流程設計與優(yōu)化。教學目標1教學目標2教學目標3教學目標42、使用現(xiàn)代工具具有使用化學化工專業(yè)工具軟件或自編程序對復雜工程問題進行預測與模擬的能力，并能正確分析與使用模擬預測結果。教學目標4教學目標5二、教學內容及學時分配本課程總學時數(shù)為32學時，其中理論教學為20學時，實驗教學為12學時；課程教學共有6章，具體內容及學時安排等如下表所示：課程內容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排實驗學時上機學時備注緒論2第一節(jié)過程控制的發(fā)展與趨勢第二節(jié)過程控制工程的研究對象和任務A☆第二章過程控制的數(shù)學模型4第一節(jié)時域數(shù)學模型A☆第二節(jié)復數(shù)域數(shù)學模型A☆第三節(jié)傳遞函數(shù)與方塊圖A☆第四節(jié)控制系統(tǒng)建模實例B控制系統(tǒng)的時域分析法4第一節(jié)控制系統(tǒng)的過渡態(tài)過程分析A☆第二節(jié)勞斯穩(wěn)定判據A☆△第三節(jié)常規(guī)控制規(guī)律對系統(tǒng)質量的影響B(tài)☆第四節(jié)測量滯后對控制質量的影響C簡單控制系統(tǒng)6第一節(jié)控制指標和過程特性A☆△第二節(jié)執(zhí)行器的若干問題B☆第三節(jié)常見控制器A☆△第四節(jié)系統(tǒng)間關聯(lián)C第五節(jié)常見控制系統(tǒng)整定實例B復雜控制系統(tǒng)4第一節(jié)前反饋控制系統(tǒng)B△第二節(jié)先進控制系統(tǒng)C第三節(jié)基于MATLAB前反饋控制系統(tǒng)實例B（教學基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實驗（上機）項目及學時分配本課程總學時數(shù)為32學時，其中理論教學為20學時，實驗教學為12學時；課程教學共有6章，具體實驗教學內容及學時安排等如下表所示：課程內容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排實驗學時上機學時備注第五章復雜控制系統(tǒng)4第一節(jié)串級控制系統(tǒng)A☆第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)A☆△第三節(jié)比值控制系統(tǒng)A☆△第六節(jié)基于MATLAB前反饋控制系統(tǒng)實例B典型設備的控制8第一節(jié)基于AspenDynamic泵及壓縮機的控制A第二節(jié)基于AspenDynamic換熱器的控制A☆第三節(jié)基于AspenDynamic精餾塔的控制A☆△第四節(jié)基于MATLAB鍋爐設備的控制B第五節(jié)基于AspenDynamic反應器的控制A☆△（教學基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）四、教學方法與教學手段在教學方法上，采用課堂講授與上機實踐相結合；注重采用啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。結合相關的前沿成果，引導學生了解學科的前沿知識，并使學生積極參與到互動教學過程中來。根據課程內容制作多媒體課件，布置課后作業(yè)，鞏固基礎知識。五、考核方式與成績評定標準本課程為考查課，最終成績由三部分組成，平時成績、大作業(yè)成績和期末考試成績，所占比列分別為10%、20%、70%；平時出勤情況、參與課堂討論作為平時成績，大作業(yè)作單獨計成績，期末考核為閉卷考試。考核內容支撐的畢業(yè)要求所占比例考核方式寫出被控對象的數(shù)學模型和傳遞函數(shù)，并能夠根據傳遞函數(shù)畫出方塊圖，掌握兩者的相會轉換。畢業(yè)要求1