过程控制工程教学大纲东南大学自动化学院.doc

《过程与过程控制》（双语）教学大纲 （课程编号0882425 学分-学时-实验 4-56-16） 东南大学自动化学院 一、课程的性质与目的 本课程是工业自动化专业学生的专业主干课程，教学目的是使学生从控制系统的角度掌握工业生产过程的典型控制方案，为学生将来从事过程控制的设计和系统维护等工作打下理论和应用基础。学习本课程后，学生应掌握过程控制策略及典型生产过程的自动控制等，使学生从控制系统的高度掌握过程控制专业知识，能够进行过程控制工程领域的研究及设计工作。 二、课程内容的教学要求 （1）过程控制概述：掌握过程控制的定义，弄清过程控制的目的；掌握过程控制系统的组成和特点。 （2）过程仪表：掌握过程检测仪表信号的标准；掌握过程检测仪表的几种接线方式；掌握温度、压力、流量、物位和成份等检测仪表的工作原理以及选型和安装；了解执行器的基本原理，掌握电动和气动执行器的使用；掌握调节阀的流量特性及其选择方法。 （3）过程建模：掌握被控过程的自衡和积分特性；了解被控过程的机理建模方法；掌握被控过程的时域响应建模方法。 （4）常规过程控制策略：掌握PID控制的基本工作原理及其特点；掌握各种改进型PID控制算法；了解各种PID控制器参数整定方法。 （5）先进过程控制策略：了解先进过程控制策略的发展和特点；掌握内模控制、预测控制、多变量解耦控制等在过程控制中的应用；掌握基于内模的PID设计方法；掌握预测控制的基本原理；掌握多变量解耦控制系统的原理，掌握相对增益的概念。 （6）复杂控制系统：掌握串级控制系统的典型结构和设计方法，了解串级控制系统的应用场合；掌握前馈控制原理和常用的动态前馈补偿模型，掌握前馈-反馈复合控制系统的特点及工业应用；掌握比值控制、选择性控制和分程控制系统的特点及应用。 （7）计算机过程控制系统：掌握集散控制DCS系统、PLC-SCADA系统的典型结构，了解组态软件、实时数据库和现场总线的基本概念。 （8）典型过程：掌握典型生产过程的特点及控制方法，如生化过程、CSTR、气体缓冲罐、精馏过程等的典型特性及控制方法。 三、实验要求 见实验教学大纲。 四、能力培养的要求 1. 分析能力的培养：主要是对控制系统动态性能进行分析的能力的培养，同时也要注意培养针对具体过程选取控制策略的能力的培养。 2. 计算能力的培养：要求学生通过本课程的学习，具备对各种被控过程控制参数进行整定计算的能力和对计算结果的正确性进行判断或校核的能力；具有使用计算机仿真程序的能力。 3. 自学能力的培养：通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。 4. 表达能力的培养：主要通过作业和课堂讨论，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。 5. 创新能力的培养：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同控制方法，以及对结果进行分析比较和举一反三的能力。 五、建议学时分配 课 程 内 容 讲 课 习题课或课堂讨论 实 验 上 机 过程控制概述 2 过程传感器及选型 2 过程执行器及调节阀选型 2 机理模型 2 2 动态特性、经验模型 2 2 控制器、反馈控制结构 2 PID控制器整定 2 2 2 频率响应分析 2 内模控制 2 基于内模的PID方法 2 2 串级控制 2 2 前馈控制 2 2 改进性能的PID控制 2 比值控制、选择性控制和分程控制 2 控制回路耦合 2 多变量控制 2 2 厂级控制、均匀控制、阀位控制 2 模型预测控制MPC基本原理 2 多变量MPC、MPC实现 2 2 2* 计算机过程控制系统、FCS、组态软件 2 2* 泵、锅炉、缓冲罐控制 2 2* 间歇反应器、精馏塔控制 2 2 2* 合计 42 12 16 带“*”的为仿真实验。 六、考核方式 总评成绩＝平时成绩（包括作业及实验）＋期末考试成绩 平时成绩占10％ 期末考试成绩占90% 七、教材及参考书 B. W. Bequette, Process control: modeling, design, and simulation, Prentice Hall， 200 陈夕松等. 过程控制系统，科学出版社，2005