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1、过程控制课程教学大纲课程英文 名Process Control课程 代码A0808Z03学分2总学时32理论学时32实验/实践学 时课程类别专业教育课课程性 质必修先修课程自控控制理论、自动 化仪表与装置适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院一、课程的地位与任务过程控制是自动化专业的重要专业必修课，现设置为32理论学时。课程的教学目 的是培养学生在熟悉生产工艺流程与生产过程特性的基础上，根据工艺要求，运用所学的自 动控制理论和控制技术，分析和设计过程控制系统。通过课程学习，使学生理解过程控制系 统的基本概念，掌握过程控制系统建模方法，熟练掌握单回路控制系统分析、设计和参数整 定
2、的方法，熟练掌握复杂过程控制系统分析、设计和参数整定的方法，了解集散控制系统的 基本概念及应用，为今后的实践环节如过程控制专业实验、课程设计、毕业设计等奠定 理论基础。学生通过本课程学习，可针对典型过程控制单元，建立数学模型，设计控制方案，选择 自动化仪表，掌握参数整定的原理和方法，初步具有运用自动控制原理和控制技术进行过程 控制系统的分析、设计、参数整定、实施及分析处理过程控制中实际问题的能力。二、课程目标以及与毕业要求的支撑矩阵1 .理解过程控制系统的基本概念，熟悉过程控制系统分析与设计的理论知识体系，具有 面向实际过程控制系统复杂工程问题的理解能力；2 .掌握过程控制系统建模方法，具有运
3、用数学、自然科学、工程基础和专业知识，根据 实际过程控制对象建立数学模型，并针对复杂控制工程问题进行模拟和预测的能力；3 .熟练掌握过程控制系统分析、设计和参数整定的基本原理和方法，具有应用自动控制 理论和控制技术，针对复杂的控制工程实际问题，设计实施满足工艺要求的控制方案并进行 改进的能力。表1课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标毕业要求（支撑程度H、M、L）毕业要求2-3毕业要求3-1毕业要求4-3课程目标1H课程目标2H课程目标3H注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。三、课程主要内容与基本要求
4、第一章绪论了解过程控制系统的特点、现状、发展概况和应用范围；理解过程控制系统与运动控制系统的区别；掌握过程控制系统的组成及其分类；熟练掌握系统的流程图及方框图的绘制方法。第二章过程建模了解过程对象建模的基本方法；理解过程对象模型的概念；熟练掌握机理法、测试法建模的基本方法，能够运用这两种方法为工业生产中的典 型单容、多容对象建立数学模型。第三章单回路控制系统工程设计了解单回路控制系统工程设计的一般要求及设计步骤；理解控制方案设计的重要性及控制质量指标；熟练掌握通过过程特性分析选择控制参数、被控参数的方法；熟练掌握P【D控制规 律及其特点；熟练掌握控制系统工程设计中选择检测变送器、执行器、控制器
5、的基本原则和方法； 掌握系统投运及控制器参数整定的基本方法。第四章复杂过程控制系统熟练掌握串级控制、前馈控制、比值控制、分程控制、选择性控制系统的组成、特 点与工作原理；掌握以上控制系统分析、设计与实施的方法和工业应用中应注意的问题，能够运用 理论知识设计中等复杂程度的实际控制系统。第五章集散控制系统了解集散控制系统的组成原理与特点通过企业交流学习了解集散控制系统的应用； 了解主要的集散控制系统生产厂商及其产品。四、课程教学学时安排表2课程学时安排表章节教学内容课时数学生任务对应的课程目标绪论过程控制系统发展概况2了解过程控制系统发展及 现状课程目标(1)过程控制系统组成及特点掌握过程控制系统
6、的组成 及其分类课程目标(1)系统流程图与方框图熟练掌握系统的流程图及 方框图的绘制方法课程目标 (3)过程 建模过程对象模型的概念及建模 基本方法8理解过程对象模型的概 念，了解过程对象建模的 基本方法课程目标(2)过程控制系统机理法建模熟练掌握机理法建模的基 本方法课程目标 (2)过程控制系统测试法建模熟练掌握测试法建模的基 本方法课程目标(2)典型过程数学模型掌握典型单容、多容对象数 学模型课程目标(2)过程特性参数及其对系统输 出的影响了解特性参数及其物理意 义，掌握特性参数对输出的 影响课程目标 (2)单回路始生【I玄经过程控制系统工程设计要求10了解单回路控制系统工程 设计的一般要
7、求及设计步 骤课程目标(1)过程控制系统的性能指标掌握控制系统的质量指标课程目标(1)被控变量的选择熟练掌握选择被控参数的 方法课程目标 (3)系统特性及控制变量的选择熟练掌握选择控制参数的 方法课程目标 (3)工程设计测量变送器的选择掌握选择检测变送器的基 本原则课程目标 (3)执行器的选择掌握选择执行器的基本原 则课程目标 (3)PID控制规律熟练掌握PID控制规律及 其特点；课程目标 (3)控制器的选择掌握选择控制器的基本原 则及方法课程目标 (3)控制器参数整定及系统投运掌握系统投运及控制器参 数整定方法课程目标 (3)复杂 过程控 制系统串级控制系统的组成与工作 原理10掌握串级控制
8、系统的组 成、特点与工作原理课程目标 (3)串级控制系统的特点熟练掌握串级控制系统特 点及分析、设计方法课程目标 (3)串级控制系统的应用了解串级控制系统的应用 及原理课程目标 (3)前馈控制系统的组成与工作 原理熟练掌握系统的组成、特 点与工作原理课程目标 (3)前馈控制器的设计与参数整 定熟练掌握前馈控制系统特 点及分析、设计、整定方 法课程目标 (3)比值控制系统设计与应用掌握比值控制系统的组 成、特点、工作原理、设 计方法课程目标 (3)分程控制系统设计与应用熟练掌握分程控制系统的 组成、特点、工作原理、 设计方法课程目标 (3)选择性控制系统设计与应用熟练掌握选择性控制系统 的组成、
9、特点、工作原理、 设计方法课程目标 (3)集散 控制系集散控制系统的组成与特点2了解集散控制系统的组成课程目标(1)集散控制系统的应用了解集散控制系统的应用课程目标(1)五、实践环节及基本要求本课程的的实验在后续过程控制专业实验课程中安排。六、达成目标的途径和措施过程控制课程教学以课堂教学为主，结合自主学习和实验教学，针对典型过程控制 单元和系统，学习建立数学模型，根据工艺要求，运用控制理论和技术，分析、设计和整定 控制系统。培养学生运用工程基础知识和自动控制理论专业知识，分析和解决控制科学与工 程领域复杂工程问题的能力。(I)课堂教学主要讲述过程控制系统的基本概念，基本原理，基本分析、计算和
10、设计方 法。将典型过程控制单元设备的工程实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的 理论知识，熟悉控制系统分析与设计的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。(2)针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习 环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。(3)通过学生组成学习小组，就具体控制单元设备进行控制方案设计，提交设计报告的形式，培养学生自主学习、团队合作和沟通能力。七、考核方法及成绩评定表3考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准平时成绩课堂表现成绩：互动回答问题，课堂 测试，考核课堂教学各知识点的听课 效果10%中
11、国计量大学学生 课程平时成绩考核 细则平时作业成绩：考核各知识点的复习 情况和掌握熟练度10%平时成绩登记表期末考试成绩考核各知识点的基本概念、过程控制 系统建模基本方法、系统特性分析和 控制方案分析与设计60%试卷参考答案和评 分标准报告成绩针对具体控制单元，设计控制方案并 提交设计报告，考核发现问题、描述 问题、分析和解决问题,撰写书面报 告的能力20%报告评分表表4课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环 节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、课堂测试、作业）A0.6报告成绩B期末考试成绩C1目标达成度=0.6x + 0.2xA + 0.2x ClAoB课程目标2讲授、讨 论平
12、时成绩（考勤、课堂测试、作业）A0.6报告成绩B期末考试成绩C2目标达成度=0.6x + 0.2xA + 0.2xAC2。A。B。课程目标3讲授、讨 论平时成绩（考勤、课堂测试、作业）A0.6报告成绩B期末考试成绩C3目标达成度=0.6 x + 0.2 x + 0.2 x C3。AoB0注：试卷中，课程目标I总分CIo,课程目标2总分C2o,课程目标3总分C3o;试卷中，学生实际获得的课程目标1分数C1 ,课程月标2分数C2,课程目标3分数C3；八、推荐教材与主要参考书（1）推荐教材：邵裕森，戴先中主编, （2）推荐参考书:薛安克，孔亚广主编, 俞金寿，孙子强编著,过程控制工程（第2版），机械工业出版社，2009.06 过程控制，高等教育出版社，2013.07过程控制系统（第2版），机械工业出版社，2015.01 金以慧主编，过程控制，清华大学出版社，2005.06Curtis D. Johnson 著 Process Control Instrumentation Technology （Sixth Edition） 英文影印版，科学出版社，培生教育出版集团，2002.01