《工业过程控制》教学大纲

《工业过程控制》教学大纲 Industry Process Control

课程编号：2000512 学时数：24 适用专业：电气工程及其自动化 学分数：1.5 编写者： 编写时间：2002.5

一、 课程的性质和任务

课程性质：工业过程控制是电气工程及其自动化专业的专业选修课，主要研究以工业过程模型为被控对象、模拟控制和数字控制为手段的工业过程计算机控制系统，是自动化类专业的主干课。

主要任务：培养学生

1． 掌握工业过程对象的分类、建模的分析和试验方法。

2． 了解工业过程控制系统的结构和组成，具有进行系统设计的初步能力。

3． 掌握单回路计算机控制系统、串级计算机控制系统、前馈计算机控制系统和有纯延迟的

过程计算机控制系统的结构和数字算法，并熟练写出其控制算法的差分方程和计算机控制的程序流程框图。

4． 掌握系统的性能指标及参数整定方法。 5． 了解工业自动化发展的动态和趋势。

二、 课程教学内容、重点和难点

第一章 绪论 (讲课1学时)

工业自动化发展的历史、现状和发展趋势。工业过程控制系统的结构和组成，性能参数指标，设计步骤及应用举例。

第二章 过程数学模型及其建立方法 (讲课2学时) 工业过程对象的建模，测定动态特性的时域法。

重点：单溶模型的推导，阶跃响应和脉冲响应的关系，用绘图法和两点法求对象的传函。

第三章 单回路计算机控制系统 (讲课7学时)

单回路计算机控制系统的结构和组成，执行器的种类和选择，控制器的选择，PID的物理意义及离散化算法，位置式和增量式PID的差分方程，控制器的程序框图，数字PID控制算法的改进，单回路系统的参数整定。

重点：控制器的选择，PID的物理意义及离散化算法，位置式和增量式PID的差分方程，计算机控制系统的程序流程图，不完全微分法，微分先行PID算法，积分分离PID算法，单回路系统的参数整定。

第四章 串级计算机控制系统 (讲课4学时)

串级控制原理及特点，系统设计、控制器的选择、参数整定以及计算机控制系统的程序流程图，串级计算机控制系统的设计举例。

重点：系统设计、控制器的选择和参数整定，串级计算机控制系统的设计举例。 第五章 前馈计算机控制系统 (讲课2学时 选修 )

前馈系统的组成，前馈和反馈控制的区别，计算机控制系统的程序流程图，单回路前馈控制系统和串级前馈控制系统的设计。

重点：前馈和反馈控制的区别，单回路前馈控制系统和串级前馈控制系统的设计。 第六章 有纯延迟的过程计算机控制系统 (讲课6学时)，，ｎｎｎ

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过程纯延迟对控制质量的影响，数字式Dahlin 控制器的设计，振铃现象及消除方法，数字式Smith控制器的原理、系统结构、系统设计、计算机控制系统的程序流程图以及完全抗干扰措施。

重点：数字式Dahlin 控制器的设计，振铃现象及消除方法，数字式Smith控制器的原理，系统结构，系统设计和完全抗干扰措施。

第七章 多变量过程计算机控制系统简介 (讲课2学时 选修 )

多变量过程计算机控制系统简介

重点：多变量控制系统的参数描述，多变量过程计算机控制系统的工程实现。

三、 课程的教学基本要求

本课程的教学环节包括：课堂讲授，课外作业，设计型作业。通过本科程各个教学环节的教学，使学生对过程计算机控制系统的原理，组成和结构有一个系统的认识，重点培养学生的系统分析能力和系统设计能力。

(一)课堂讲授

采用启发式教学，学生自学和课堂讨论相结合，提高学生的系统综合能力。采用多媒体教学。

(二)课外习题

单溶对象的建模，阶跃响应和脉冲响应的数据分析及处理，用绘图法和两点法求对象的传函。单回路控制系统的控制器的选择，PID离散化算法，不完全微分法，微分先行PID算法，积分分离PID算法及控制器的程序框图，单回路系统的参数整定。串级计算机控制系统的控制器选择，参数整定，数字系统设计的设计。单回路前馈控制系统和串级前馈控制系统的设计。数字式Dahlin控制器的设计，振铃现象及消除方法，数字式Smith控制器的系统设计和完全抗干扰措施。 (三)考试环节

考试环节采用笔试。考试题型分为：填空、简答、设计和计算题。

四、 本科程与其它课程的联系和分工

本科程的先修课为自动控制原理等，其内容涉及： 经典控制论；数字控制理论；计算机基础。

五、 教材及参考书

1．过程计算机控制系统 傅信鉴主编 西北工业大学出版社 第一版 1995年12月 2．过程计算机控制系统 尹绍清主编 西北工业大学出版社 第一版 1989年1月 3．计算机控制系统 何克忠 李伟 清华大学出版社 第一版 1998年4月 4．PC总线工业控制系统精粹 凌澄主编 清华大学出版社 第一版 1998年5月 5．过程控制 金以慧主编 清华大学出版社 第一版 1993年4月 6. 过程控制 涂植英等主编 机械工业出版社 修订版 1994年5月

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