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1、过程控制专业实验教学大纲课程 英文名Process Control Experiment课程代 码A0803Z38学分2总学时32理论学 时0实验/实践学时 32课程 类别专业教 育课课程性 质限选先修课 程检测技术、过程基础、仪表 与装置、过程控制、自动控制 原理、专业基础实验适用 专业自动化、测控类专业开课学 院机电工程学院一、课程的地位与任务过程控制专业实验是自动化专业必修、独立设课实践课程。本课程的目的是培养学 生分析设计实际典型过程控制系统。通过该课程的学习，使学生熟悉常用液位、温度、流量 测量变送器、执行器、控制仪表，熟练掌握典型模拟液位、流量、温度对象测试法数学建模, 熟练掌握单
2、回路过程控制系统分析设计，掌握PID参数整定，掌握串级、比值、前馈反馈 复杂过程控制系统的设计。为今后过程控制系统课程设计、毕业实习和就业打下基础。学生通过本课程的学习，可对工业典型对象特性进行分析，建立对象的数学模型，能够 选择合适的仪表，搭建单回路或复杂过程控制系统，具备初步过程控制系统设计能力二、课程目标1 .熟悉液位、流量、温度对象，熟悉液位、流量、温度测量变送仪表，熟悉执行仪表包 括调节阀、变频器、移相调压模块，熟悉智能调节仪表及参数含义，掌握各个仪表之间的信 号连接关系；具有自主选择合适仪表的能力；2 .具有自主分析工业复杂对象工作机理，掌握液位、流量、温度对象测试法建模，具有 对
3、工业常见对象按照测试法建立数学模型，并对数学模型精度进行分析的能力；3 .熟练掌握搭建液位、流量、温度对象单回路控制系统方法，熟练分析干扰对控制性能 的影响，熟练掌握PID参数整定，具有设计和调试工业常见对象单回路控制系统的能力；4 .熟练掌握搭建串级、比值、前馈反馈复杂控制系统方法，具有针对复杂的工业生产实 际问题，进行常见复杂过程控制系统分析和设计的能力。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2-4M毕业要求4-4M毕业要求9-2M课程目标1M课程目标2MH课程目标3MH课程目标4H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
4、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、实践环节及基本要求本课程为独立实验课程，实践环节及基本要求如表2。表2课程实践环节及基本要求序 号实验名称学时基本要求实验 类别课程目标实验性质1典型过程控 制系统组成 认识21模拟对象工作原理2各种仪表功能、参数特性3智能调节仪PID参数含义必做课程目标(1)演示2液位被控对 象特性测试31单容水箱液位、双容水箱液位阶跃响应测试法建模2液位阶跃响应曲线参数辨识方法必做课程目标(1)课程目标(2)设计3温度被控对 象特性测试31单容锅炉内胆温度对象阶跃响应测试法 建模2矩形脉冲响应曲线测试、曲线转换及参数 辨识方法必做课程
5、目标 (1)课程目标(2)设计4单回路液位 控制系统实 验31单回路单容水槽、双容或三容水槽液位 控制系统结构与组成2单容水槽、双容或三容水槽液位系统特点 和设计方法3单容水槽、双容或三容水槽液位系统调节 器参数整定方法必做课程目标 (2)课程目标(3)设计5单回路流量 控制系统实 验31单回路流量控制系统结构与组成2流量对象阶跃响应测试法建模,参数辨识 方法3单回路流量系统特点和设计方法4单回路流量系统调节器参数整定方法必做课程目标(2)课程目标(3)设计6单回路温度 控制系统实 验31单回路内胆温度控制系统结构与组成2单回路内胆或夹套温度系统特点和设计 方法3单回路内胆或夹套温度系统调节器
6、参数 整定方法必做课程目标(2)课程目标(3)设计7通道特性对 控制质量影 响研究31控制通道特性、扰动通道特性对控制质量 影响2不同扰动位置对控制质量的影响必做课程目标(3)综合8串级控制系 统设计实验31串级控制系统的结构与特点2串级控制系统的投运与参数的整定方法3扰动分别作用于副对象和主对象时对系 统主控制量的影响必做课程目标(4)设计9比值控制系 统设计实验31单、双闭环比值控制系统的原理与结构组 成2仪表比值系数的计算3双闭环比值控制与单闭环比值控制选择必做课程目标(4)设计10滞后控制系 统设计实验31传输纯滞后的形成2对系统温度、流量系统动态性能的影响3纯滞后温度、流量控制系统P
7、ID调节器 的参数整定方法必做课程目标(3)课程目标(4)设计11前馈反馈控 制系统设计 实验31前馈-反馈控制系统的原理与结构2前馈补偿器的设计与调试方法3前馈-反馈控制系统参数的整定与投运必做课程目标(4)设计四、达成目标的途径和措施过程控制专业实验课程为独立设课实验课程，采用按照设计性实验要求，完成实验 前预习，实验中的数据及时记录，实验后数据分析。通过实验前多媒体教学，分组实验完成 液位、温度、流量模拟对象的测试法建模，单回路控制系统设计及参数整定，复杂控制系统 设计。培养学生自主设计实验方案、进行参数设置、分析控制性能能力，实现提高分析和解 决实际工业对象控制问题的能力。(1)实验前
8、，通过教学提出本次实验基本任务及下次实验预习要求。按照设计性实验 要求，提出本次实验的智能仪表特性测试、建模要求、控制指标等，给出下次实验的预习要 求。(2)实验中，学生之间通过相互协作，相互讨论实施完成实验，提高团队协作能力。 对实验中的数据进行对比分析讨论，对实验结果进行初步判断，提高实验数据理解和分析能 力。通过学生互动或者与教师交流，及时讨论解决实验中问题，提高学生自主学习和解决实 际问题能力。(3)实验后，教师对实验方案和实验数据进行讨论评判，对实验结果进行验收，并给 出一定数量的思考题。加深学生对实验目的的理解。五、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
9、标准过实验签没到课该中国计量大学学生程 考以点验实验到课情况。课程平时成绩考核 细贝IJ到次成绩为0核实验操 作考核实验中相互协作中，对实验熟 练程度和实验贡献率进行评分。20%实验指导书实验报 告成绩集中考核在各实验中的实验方案、 参数设置、数据处理上的掌握程度。40%实验指导书期 末 考 核考查成 绩考核对实验目的，实验数据分析及 思考题的理解分析程度。以实验报 告形式，验证对实验方案、参数设 置、数据处理上的正确性。40%试卷参考答案和评 分标准表4课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环吊考核环书合格标准课程目标1讲授，实验实验操作成绩A0.6实验报告成绩B期末考试成绩C1目标达成度二
10、(O.2xA + o.4xA + O.4x-)xAA)B。Cl0 No课程目标2讲授，实验实验操作成绩A0.6实验报告成绩B期末考试成绩C2ABC2 n目标达成度-(02x 10.4x +0.4x )xA)o%课程目标3讲授，实验实验操作成绩A0.6实验报告成绩B期末考试成绩C3目标达成度=4B0Cl0 No课程目标4讲授，实验实验操作成绩A0.6实验报告成绩B期末考试成绩C4目标达成度二(0.2x + 0.4x + 0.4x)x A)BC40 N。注：试卷中，课程目标1总分Clo,课程目标2总分C2o,课程目标3总分C3o,课程目标4总分C4o；试卷中，学生实际获得的课程目标1分数C1 ,课程目标2分数C2,课程目标3分数C3,课程目标4 分数C4；No到课总次数，N实际到课次数，Ao为实验操作总分，Bo为实验报告总分。六、推荐教材与主要参考书(1)推荐教材：过程控制设计性专业实验指导书，自动化教研室自编。(2)主要参考书：邵裕森，戴先中编，过程控制工程，机械工业出版社，2008年第2版 李国勇编著，过程控制工程，电子工业出版社，2012年第2版金以慧主编，过程控制，清华大学出版社，2006年姚铭编，过程控制实验教程，厦门大学出版社，2008