過程控制工程實驗教學大綱

1、課程編號：0701103 課程名稱： 化工過程控制工程 總學時：48Processs-Conttrol Engineer 總學學分：3課程性質(zhì)：本課課程是生產(chǎn)過過程自動化專專業(yè)的一門重重要的專業(yè)課課。開設(shè)學期學時分分配：第七學期,48學時適用專業(yè)及層次次：自動化、測測控技術(shù)等工工科本、?？瓶葡刃?、后繼課程程情況：先行行課化工原原理、控控制原理、自自動控制裝置置 后繼繼課 無緊密密相關(guān)課程參考書：化工工過程控制工工程 祝和和運 浙江江大學過程控制工程程 蔣尉孫孫 華東理理工大學過程控制 金金以慧 清清華大學出版版社CONTROOL SYSSTEM DDESIGNN Graaham CC.Good

2、dwm 清華華大學出版社社課程的目的與要要求：本課程是自動化化專業(yè)的一門門重要的專業(yè)業(yè)課通過學習使學生生能夠運用控控制理論，結(jié)結(jié)合工藝過程程機理和控制制裝置(儀表表和計算機)的硬件與軟軟件知識，進進行生產(chǎn)過程程控制系統(tǒng)的的分析、設(shè)計計、運行和開開發(fā)工作。使學生在科研能能力、設(shè)計能能力和工程實實際處理能力力等方面受到到初步而嚴格格的訓練。使學生掌握化工工過程控制的的基本分析方方法、設(shè)計方方法和研究方方法，具有獨獨立的分析問問題和解決問問題的能力。同時，本課程不不僅擔負著培培養(yǎng)過程控制制工程師的基基本訓練任務(wù)務(wù)，而且為新新技術(shù)的開發(fā)發(fā)和應用打下下必要的工程程理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容及學時時分配：上篇 過

3、程控制制系統(tǒng)第一章 簡單控制制系統(tǒng) （112學時） （一）單回路系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組組成及控制指指標單回路系統(tǒng)的典典型結(jié)構(gòu)， 單回回路系統(tǒng)的控控制指標。（二）過程特性性與動態(tài)模型型建立 過程特性的的類型， KK、T、對控制指標標的影響，過過程動態(tài)機理理模型的列寫寫方法 過程動態(tài)機理模模型建立的辨辨識方法。（三）測量、變變送裝置對控控制系統(tǒng)的影影響及選擇測量信號性能，測測量信號傳送送滯后影響與與克服。（四）調(diào)節(jié)閥的的選用氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥閥的流量系數(shù)數(shù)，調(diào)節(jié)閥的的流量特性，氣氣動調(diào)節(jié)閥的的選型。（五）連續(xù)P、II、D控制及及其調(diào)節(jié)過程程 基本概念念， 比例調(diào)調(diào)節(jié)，積分調(diào)調(diào)節(jié)，比例積積分調(diào)節(jié)，比

4、比例積分微分分調(diào)節(jié)。（六）單回路系系統(tǒng)的投運和和整定控制系統(tǒng)的投運運，控制系統(tǒng)統(tǒng)的工程整定定方法。本章應著重講、并并使學生掌握握組成單回路路控制系統(tǒng)的的四個環(huán)節(jié)的特性參數(shù)對對控制質(zhì)量的的影響及其設(shè)設(shè)計原則。為為培養(yǎng)學生的的自學能力，調(diào)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)規(guī)律對調(diào)節(jié)質(zhì)質(zhì)量的影響及及選擇可讓學學生自學。單單回路控制系系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的的參數(shù)整定及及投運可以在在實驗中解決決，以培養(yǎng)學學生的動手實實踐能力。第二章 復雜控制制系統(tǒng) (116學時)（一）串級控制制系統(tǒng) 串級控控制系統(tǒng)的基基本原理及結(jié)結(jié)構(gòu)， 串級級控制系統(tǒng)的的特點分析， 串級控制制系統(tǒng)設(shè)計和和實施中的幾幾個問題（二）均勻控制制系統(tǒng) 均勻控控制系統(tǒng)的基基本

5、原理及結(jié)結(jié)構(gòu)， 均勻勻控制系統(tǒng)的的控制方案，均勻控制系系統(tǒng)的理論分分析。（三）比值控制制系統(tǒng) 比值控控制系統(tǒng)的基基本原理及結(jié)結(jié)構(gòu)， 比值值系數(shù)的計算算，比值控制方案的實施，比比值控制系統(tǒng)統(tǒng)的投運及整整定，比值控控制系統(tǒng)的其其他問題。（四）前饋控制制系統(tǒng) 前饋控控制系統(tǒng)的基基本原理及結(jié)結(jié)構(gòu)，前饋控控制規(guī)律的實實施，前饋控制系統(tǒng)的應應用，前饋控控制系統(tǒng)的參參數(shù)整定（五）選擇控制制系統(tǒng) 選擇性性控制系統(tǒng)的的基本原理及及結(jié)構(gòu)，選擇擇性控制系統(tǒng)統(tǒng)的類型及應用，選擇性性控制系統(tǒng)的的設(shè)計，積分分飽和的產(chǎn)生生及其防止。（六）分程及閥閥位控制系統(tǒng)統(tǒng) 分程控制制系統(tǒng)的基本本原理及結(jié)構(gòu)構(gòu)， 分程控控制系統(tǒng)的應應用場

6、合，分程系統(tǒng)的工程程應用，閥位位控制系統(tǒng)的的應用，閥位位控制系統(tǒng)的的設(shè)計及整定定。 通過本章學習培培養(yǎng)學生對復復雜控制系統(tǒng)統(tǒng)的分析、設(shè)設(shè)計能力，使使學生具有對復雜雜控制系統(tǒng)的的方案實施，系系統(tǒng)的投運及及參數(shù)整定的的實踐能力。第三章 新新型控制系統(tǒng)統(tǒng) （*2學時選學）（一） 純滯后后補償控制系系統(tǒng) 純純滯后補償原原理，純滯后后補償控制的的效果，史密密斯補償?shù)膶崒崿F(xiàn)。（二）按計算指指標及推斷控控制系統(tǒng) 按按計算指標的的控制系統(tǒng)，推推斷控制系統(tǒng)統(tǒng)。（三）解耦控制制系統(tǒng)解耦控制系統(tǒng)，關(guān)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)解耦耦條件，解耦耦控制應用實實例。 （四）按Z變換換設(shè)計的控制制系統(tǒng) 最最小拍控制算算法，大林（Dahlin）

7、控制算法，采樣控制系統(tǒng)。（五）預測控制制系統(tǒng)模型算法控制（MAC），動態(tài)矩陣控制。本章要求學生了了解高級控制制系統(tǒng)的一些些基本知識?？煽蛇x學。第四章 非線線性控制系統(tǒng)統(tǒng) （*2學時選學）（一）線性過程程的非線性控控制 液位的非線線性控制，線線性過程的其其他非線性控控制。（二）非線性過過程的非線性性控制 PH控制過程程的非線性控控制，反應器器的非線性控控制（三）位式控制制位式控制的改進進及其發(fā)展，Bang-Bang控制。本章要求學生了了解高級控制制系統(tǒng)的一些些基本知識?？煽蛇x學下篇 過程控制工工程第五章 流流體輸送設(shè)備備的控制 （22學時）了解流體輸送設(shè)設(shè)備控制的任任務(wù)、要求、特特點。理解泵及離

8、心式式壓縮機控制制方案泵的管管路靜特性，離離心泵的控制制方案，離心式壓縮縮機的特點及及控制方案。掌握離心式壓縮縮機的防喘振振控制，離心心式壓縮機特特性曲線與喘喘振特性，造成離離心式壓縮機機喘振的諸因因素，離心式式壓縮機防振振控制方案的的分析，固定定和可變極限限流量控制方方案舉例。第六章 傳傳熱設(shè)備的控控制 （22學時）換熱器的控制了解傳熱過程的的基本原理，理理解換熱器靜靜態(tài)特性及動動態(tài)特性分析析，掌握換熱熱器常見的各各種控制方案案的比較及設(shè)設(shè)計。 鍋爐設(shè)設(shè)備的控制了解鍋爐設(shè)備的的工藝機理，掌掌握鍋爐汽包包三沖量控制制系統(tǒng)、燃燒燒系統(tǒng)，爐膛膛負壓系統(tǒng)設(shè)設(shè)計及方案分分析。第七章 精精餾塔的控制制

9、（2時）了解精鎦塔工藝藝生產(chǎn)機理，理理解精鎦塔控控制中的干擾擾分析和被控控參數(shù)選擇掌握常見的精鎦鎦塔常規(guī)控制制方案設(shè)計理解選擇性控制制系統(tǒng)在精鎦鎦塔控制中具具體應用了解建立動態(tài)模模型的兩條途途徑，理解雙雙組分精鎦塔塔動態(tài)模型的的建立方法掌握精鎦塔新型型控制方案（溫溫差、雙溫差差、熱焓、內(nèi)內(nèi)回流和解耦耦、預估控制制等）第八章 化化學反應器的的控制 （22學時）了解化學反應器器的數(shù)學模型型建立的一般般方法理解反應器的熱熱穩(wěn)定性，開開環(huán)不穩(wěn)定、閉閉環(huán)穩(wěn)定的條條件。掌握絕熱反應器器、聚合反應應器、連續(xù)反反應器控制方方案的分析及及設(shè)計原則本篇通過學習使使學生了解化化工典型操作作單元的控制制要求及其靜靜、

10、動態(tài)特性性，達到結(jié)合合控制理論、工工藝機理、及及工藝要求指指標等方面去去綜合、設(shè)計計不同的控制制方案。三、說明：本課程一般應安安排在化學學工程、控控制原理講講完后，即第第七學期開設(shè)設(shè)。本課程與控制制原理課密密切相關(guān)，但但應突出本課課程的工程特特點，不必過過多討論各種分析方方法，應深入入討論系統(tǒng)工工程設(shè)計中的的原理性設(shè)計計方法。本課程與測量量儀表調(diào)調(diào)節(jié)儀表微微機原理等等課程密切相相連，它們均均為控制系統(tǒng)統(tǒng)的工具，使使系統(tǒng)的硬件件，這里只討討論硬件系統(tǒng)統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的的地位和具體體作用，其硬硬件原理屬于于儀表課討論論范圍。本課程與化學學工程課也也有密切關(guān)系系，它將在化化學工程知知識的基礎(chǔ)上上，從工藝機

11、機理出發(fā)為建建立各類不同同控制系統(tǒng)的的動態(tài)模型打打下基礎(chǔ)。本課程與過程程計算機控制制技術(shù)關(guān)系系是本課程重重點講授過程程系統(tǒng)控制方方案和以常規(guī)規(guī)儀表實施的的技術(shù)問題，對對于計算機為為工具實施的的技術(shù)問題由由另設(shè)課程解解決。四、實驗教學：本實驗教學的目目的在于：驗驗證、鞏固和和加深課堂加加講授的基本本理論，培養(yǎng)養(yǎng)學生掌握控控制系統(tǒng)的最最基本的實驗驗方法、操作作能力、測試試技能，養(yǎng)成成學生踏實、細細致、嚴肅、認認真的科學作作風。通過實驗室學生生對控制系統(tǒng)統(tǒng)的分析、設(shè)設(shè)計、參數(shù)整整定即系統(tǒng)投投運的實踐能能力得到培養(yǎng)養(yǎng)。要求每個學生在在實驗前進行行預習。并對對控制系統(tǒng)中中所采用的儀儀表要熟悉基基本原理、性性能、掌握其其使用方法。要要求學生能夠夠正確紀錄處處理實驗數(shù)據(jù)據(jù)，分析判斷斷實驗結(jié)果，寫寫出完整正規(guī)規(guī)的實驗報告告。列為學生必做的的基本實驗有有：控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)節(jié)特性的測試試實驗干擾進入不同位位置時各通道道動態(tài)特性的的測試實驗單回路反饋控制制系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)整定和投運運串級控制系統(tǒng)的的參數(shù)整定和和投運單回路和串級控控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)質(zhì)量的比較較比值控制系統(tǒng)的的分析與研究究前饋控制系統(tǒng)的的分析與研究究解耦控制系統(tǒng)的的分析與比較較實驗課時數(shù)為88