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《过程控制系统及应用》课程标准

课程代码：B0703313B0703413课程类别：必修课

授课系（部）：自动化工程系学分学时：7.5140学时

一、课程定位与作用

1．课程性质

本课程是工业过程自动化技术专业学生在学习相关专业基础课后开设的一门专业必修课，是将控制理论及其工程应用紧密联系的一门课程，为后续《计算机控制技术》等课程奠定专业基础。

2．课程作用

《过程控制系统及应用》是工业过程自动化技术专业的一门重要专业课，是理论与实践联系非常紧密的一门课程。该课程的内容主要包括两部分：第一部分主要以传递函数为工具，采用时域分析法分析控制系统的一阶、二阶系统的动态响应指标。第二部分主要介绍化工生产过程常用的单回路控制、串级控制、前馈控制、均匀控制、比值控制、分程控制、选择控制等控制方案的特点、结构、应用场合，以及各种控制方案的实施方法，如：控制规律的选择、PID参数的整定、系统投运方法。通过本课程的学习，将控制理论和工程实施方法相结合，为学生从事控制系统的设计、调试、投运和维护打下良好的基础。

3.与其他课程的关系

本门课程需用到前期所学《高等数学》、《典型化工生产技术》、《大学物理》等课程的相关知识，同时为后续《计算机控制技术》、《安全仪表系统》、《交流调速系统》等课程的学习打下基础。

二、课程目标

通过《过程控制系统及应用》课程的学习，使学生具备化工检测技术和控制系统方面的基本知识，为学习和掌握专业知识和职业技能打下基础。

1．知识目标

（1）熟悉传递函数求系统响应的方法

（2）掌握典型环节传递函数表达方法

（3）掌握使用传递函数分析一阶、二阶系统动态指标的方法

（4）掌握时域分析法求一阶、二阶系统动态指标的方法

（5）掌握单回路控制方案的特点及方案设计方法

（6）掌握串级、前馈、比值、分程、选择性、均匀控制方案的特点及工程实施方法

（7）掌握单回路、串级控制方案系统的调试、投运方法

（8）掌握单回路、串级控制方案系统的PID参数整定的方法

（9）熟悉前馈、比值、分程、选择性、均匀控制系统的系统投运方法

2．能力目标

（1）能够使用MATLAB编程软件仿真、得到系统的动态响应曲线

（2）能够使用时域分析法分析一阶、二阶系统的动态性能

（3）能够根据工艺要求选择并实施简单控制、串级控制等系统的控制方案

（4）能够选择合适的控制规律并完成PID参数的整定

（5）能够完成控制系统的调试、投运

（6）能够初步完成简单控制系统的设计

3．素质目标

（1）培养学生谦虚、好学的能力

（2）培养学生勤于思考、做事认真的良好作风

（3）培养学生团队协作能力

（4）培养学生的质量意识、安全意识、环保意识及良好的职业道德

三、课程设计

1.设计基本理念

以过控人员的工作任务作为切入口，根据工作对象、内容、手段与成果的要求，将基于学科知识系统的课程教学方式转换为基于工作过程的课程教学方式。将过程控制系统的组成及设计作为教学主线而展开教学，采用案例分析法、教学做一体化等方法；学生在完成工作任务过程中，学会从事本专业工作的基础知识和基本技能，具备了一定的分析问题和解决问题的能力，最终达到培养过控技术人才的目的。

2.总体设计思路

设计的课程内容架构见图1，按照模块化的方式，将课程内容应分解为：过程控制系统基础、简单控制系统方案制定、调试、投运、串级控制系统的方案制定、调试、投运等课程单元。按照化工仪表维修工职业要求，重点加强过程控制系统方案制定、调试、投运等技能的培养。针对实际的项目，完成被控变量的确定、操纵变量的选择、调节阀的选择、控制器正、反作用的确定、控制器控制规律的确定，PID参数的整定、控制系统投运的完整过程。SHAPESHAPE

过程控制系统

过程控制系统

控制方案制定

过程控制系统

概述

过程控制系统

调试与投运

过程控制系统基础

过程控制基础

核心能力

拓展能力

图1过程控制系统及应用课程架构

本SHAPE课程SHAPE由项目工作任务出SHAPE发，以具体工程任务引领课程教学方式，将过程控制系SHAPE统的知识点和实际应用融入到项目工作任务中进行编排。

课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，以过程性知识为主，陈述性知识为辅，技能训练过程完全按照生产企业工作过程的步骤和质量控制要求展开。

课程开发和学习情境设计，整个学习领域由以下4个学习情境（课程单元）组成，见REF_Ref394918754\r\h表1所示。

表1 学习情境

学习情景1

学习情景2

学习情景3

学习情景4

过程控制原理知识的应用

组建简单控