過程控制及智能儀表課程教學大綱

過程控制及智能儀表課程教學大綱課程名稱：過程控制及智能儀表英文名稱:ProcessControl&SmartMeter課程編號：學時數(shù)：64其中實驗學時數(shù)：12課外學時數(shù)：0學分數(shù)：4.0適用專業(yè)：測控技術與儀器本科專業(yè)、自動化、自動化（試點）一、課程的性質(zhì)、目的和任務《過程控制及儀表》是測控技術與儀器本科專業(yè)的一門專業(yè)課。通過本門課程的教學,使學生可以了解和掌握典型的過程控制系統(tǒng)和自動化儀表的工作原理和性能，并能根據(jù)生產(chǎn)過程的特點和控制要求，選用適當?shù)膬x表或計算機組成實用的過程控制系統(tǒng)。以講授典型工業(yè)過程控制系統(tǒng)的構成為基礎，以應用自動控制理論設計過程控制系統(tǒng)為主線，重點介紹控制器、執(zhí)行器的工作原理以及過程建模、系統(tǒng)分析和參數(shù)整定方法。充分表達從生產(chǎn)實際出發(fā)，應用各種控制規(guī)律實現(xiàn)過程控制，到達解決生產(chǎn)實際問題的目的。為學生從事測控專業(yè)技術工作做好基本培養(yǎng)和鍛煉。二、課程教學內(nèi)容的基本要求、重點和難點第一局部：控制儀表（一）控制儀表與控制系統(tǒng)概述了解：過程控制儀表的基本概念、系統(tǒng)構成、分類及平安防暴的基本知識。重點：掌握控制儀表的組成原理和信號傳輸方式。難點：儀表的聯(lián)絡信號和傳輸。（二）基型調(diào)節(jié)器了解：基型調(diào)節(jié)器的構成。重點：基型調(diào)節(jié)器組成電路的工作原理。難點：PID控制規(guī)律。（三）轉換器和運算器了解：轉換器與運算器的構成。重點：電/氣轉換、乘除器和開方器工作原理。難點：組成電路工作原理。（四）執(zhí)行器了解：執(zhí)行器結構形式及開展趨勢。重點：電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)行器的工作原理。難點：調(diào)節(jié)閥的流量特性及計算。第二局部：過程控制系統(tǒng)（-）過程控制系統(tǒng)概述了解：過程控制系統(tǒng)的開展和組成。重點：過程控制系統(tǒng)的特點和類別。難點：過程控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標。（二）過程控制對象的動態(tài)特性了解：過程控制對象的種類及描述方式。重點：控制對象動態(tài)特性的研究。難點：對象動態(tài)特性的辨識。（三）單回路控制系統(tǒng)了解：單回路控制系統(tǒng)的組成、被控量與控制量的選擇。重點：控制器的選型與參數(shù)整定。難點：整定參數(shù)的計算。（四）串級控制系統(tǒng)了解：串級控制系統(tǒng)的組成及應用范圍。重點：串級控制系統(tǒng)的特點、系統(tǒng)的設計與運行。難點：串級控制系統(tǒng)的運行調(diào)試。（五）前饋控制系統(tǒng)了解：前饋控制系統(tǒng)的基本概念和局限性。重點：前饋控制系統(tǒng)的特點和結構形式。難點：前饋控制系統(tǒng)的應用。（六）大滯后補償控制系統(tǒng)了解：大滯后補償控制系統(tǒng)的特點。重點：史密斯預估控制的原理。難點：史密斯預估控制的實施。（七）比值控制系統(tǒng)了解：比值控制系統(tǒng)的基本概念和分類。重點：比值控制系統(tǒng)的設計。難點：比值控制系統(tǒng)參數(shù)的計算。（八）多變量解耦控制系統(tǒng)了解：多變量過程及其耦合。重點：多變量解耦控制系統(tǒng)的原理與設計。難點：變量配對。（九）其它過程控制系統(tǒng)了解：新理論在過程控制中的應用和相對局限性。重點：推理控制、預測控制和模糊控制的基本原理。難點：控制模型的建立。第三局部：典型過程控制系統(tǒng)在冶金生產(chǎn)過程中的應用（-）浮選生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)了解：生產(chǎn)工藝及多變量的耦合。重點：系統(tǒng)控制方法的選擇和設計原理。難點：控制模型的建立。（二）回轉窯生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)了解：生產(chǎn)工藝及多變量的耦合。重點：系統(tǒng)控制方法的選擇和設計原理。難點：控制模型的建立。三、教學方式及學時分配

序號主要內(nèi)容主要教學方式學時分配輔導答疑比例1控制儀表與控制系統(tǒng)、控制儀表與裝置的分類、聯(lián)絡信號和傳輸方式及平安防暴知識講授42：12基型調(diào)節(jié)器各局部電路原理、傳遞函數(shù)以及參數(shù)計算講授62：13乘除器和開方器講授22：14電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器工作原理以及調(diào)節(jié)閥的流量特性與計算講授42：15過程控制的特點、開展概況、組成與分類講授22：16有/無自平衡能力對象的動態(tài)特性；時域法/頻域法辨識對象的動態(tài)特性講授22：17實驗一：單容水箱對象特性的測試實驗28實驗二：雙容水箱對象特性的測試實驗29控制量與被控量的選擇；控制器的選型與參數(shù)整定講授42：110實驗三：單回路控制系統(tǒng)的質(zhì)量研究實驗211實驗四：雙容水箱液位PID控制系統(tǒng)實驗212串級控制系統(tǒng)的特點；應用范圍；系統(tǒng)的設計與運行講授42：113實驗五：液位串級PID控制系統(tǒng)實驗214前饋控制系統(tǒng)的基本概念、特點及局限性；前饋控制系統(tǒng)的結構形式；系統(tǒng)的選用原那么及應用講授22：115大滯后補償控制系統(tǒng)的概述；史密斯預估控制系統(tǒng)；改進型史密斯預估控制系統(tǒng)講授42：116實驗六：大滯后過程預估（Smith）補償器實驗217比值控制系統(tǒng)的概述；系統(tǒng)的設計與運行講授22：118多變量過程及耦合；相對增益與矩陣；變量配對；解耦控制系統(tǒng)的設計講授42：119推理控制系統(tǒng)原理與種類；預測控制系統(tǒng)模型與控制算法；未知模型的模糊控制技術講授42：120浮選生產(chǎn)過程的工藝與控制系統(tǒng)的設計講授42：1回轉窯生產(chǎn)過程的工藝與控制系統(tǒng)的設計。講授42：1四、課程各教學環(huán)節(jié)的要求講授：使學生能夠掌握過程控制的基礎知識，掌握控制儀表工作的基本原理；能夠?qū)σ延羞^程控制系統(tǒng)進行分析；合理選用控制儀表，并能組建控制系統(tǒng)，實現(xiàn)常見生產(chǎn)過程的控制。實驗：本課程實踐性較強，實驗是該課程的重要組成局部。實驗學時應不少于12學時，在條件具備時應加強實踐性環(huán)節(jié)。要求學生能獨立完成實驗，并能對出現(xiàn)的問題進行分析和解決。五、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：《大學物理》、《電路原理》、《模