過程控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

1、課程編號：0701103 課程名稱： 化工過程控制工程 總學(xué)時：48Processs-Conttrol Engineer 總學(xué)學(xué)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(xué)期學(xué)時分分配：第七學(xué)期,48學(xué)時適用專業(yè)及層次次：自動化、測測控技術(shù)等工工科本、?？瓶葡刃小⒑罄^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(yùn) 浙江江大學(xué)過程控制工程程 蔣尉孫孫 華東理理工大學(xué)過程控制 金金以慧 清清華大學(xué)出版版社CONTROOL SYSSTEM DDESIGNN Graaham CC.Good

2、dwm 清華華大學(xué)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(xué)習(xí)使學(xué)生生能夠運(yùn)用控控制理論，結(jié)結(jié)合工藝過程程機(jī)理和控制制裝置(儀表表和計(jì)算機(jī))的硬件與軟軟件知識，進(jìn)進(jìn)行生產(chǎn)過程程控制系統(tǒng)的的分析、設(shè)計(jì)計(jì)、運(yùn)行和開開發(fā)工作。使學(xué)生在科研能能力、設(shè)計(jì)能能力和工程實(shí)實(shí)際處理能力力等方面受到到初步而嚴(yán)格格的訓(xùn)練。使學(xué)生掌握化工工過程控制的的基本分析方方法、設(shè)計(jì)方方法和研究方方法，具有獨(dú)獨(dú)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(dān)負(fù)著培培養(yǎng)過程控制制工程師的基基本訓(xùn)練任務(wù)務(wù)，而且為新新技術(shù)的開發(fā)發(fā)和應(yīng)用打下下必要的工程程理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容及學(xué)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(xué)時） （一）單回路系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組組成及控制指指標(biāo)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(biāo)。（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(biāo)標(biāo)的影響，過過程動態(tài)機(jī)理理模型的列寫寫方法 過程動態(tài)機(jī)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(yùn)和和整定控制系統(tǒng)的投運(yùn)運(yùn)，控制系統(tǒng)統(tǒng)的工程整定定方法。本章應(yīng)著重講、并并使學(xué)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(jì)原則。為為培養(yǎng)學(xué)生的的自學(xué)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(xué)學(xué)生自學(xué)。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(yùn)可以在在實(shí)驗(yàn)中解決決，以培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的動手實(shí)實(shí)踐能力。第二章 復(fù)雜控制制系統(tǒng) (116學(xué)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(diǎn)分析， 串級控制制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和和實(shí)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(jì)算算，比值控制方案的實(shí)施，比比值控制系統(tǒng)統(tǒng)的投運(yùn)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(shí)實(shí)施，前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)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(yīng)用，選擇性性控制系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)，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(yīng)應(yīng)用場

6、合，分程系統(tǒng)的工程程應(yīng)用，閥位位控制系統(tǒng)的的應(yīng)用，閥位位控制系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)及整定定。 通過本章學(xué)習(xí)培培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)復(fù)雜控制系統(tǒng)統(tǒng)的分析、設(shè)設(shè)計(jì)能力，使使學(xué)生具有對復(fù)雜雜控制系統(tǒng)的的方案實(shí)施，系系統(tǒng)的投運(yùn)及及參數(shù)整定的的實(shí)踐能力。第三章 新新型控制系統(tǒng)統(tǒng) （*2學(xué)時選學(xué)）（一） 純滯后后補(bǔ)償控制系系統(tǒng) 純純滯后補(bǔ)償原原理，純滯后后補(bǔ)償控制的的效果，史密密斯補(bǔ)償?shù)膶?shí)實(shí)現(xiàn)。（二）按計(jì)算指指標(biāo)及推斷控控制系統(tǒng) 按按計(jì)算指標(biāo)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(yīng)用實(shí)實(shí)例。 （四）按Z變換換設(shè)計(jì)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(yù)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(xué)生了了解高級控制制系統(tǒng)的一些些基本知識?？煽蛇x學(xué)。第四章 非線線性控制系統(tǒng)統(tǒng) （*2學(xué)時選學(xué)）（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(yīng)器器的非線性控控制（三）位式控制制位式控制的改進(jìn)進(jìn)及其發(fā)展，Bang-Bang控制。本章要求學(xué)生了了解高級控制制系統(tǒng)的一些些基本知識?？煽蛇x學(xué)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(xué)時）了解流體輸送設(shè)設(shè)備控制的任任務(wù)、要求、特特點(diǎn)。理解泵及離

8、心式式壓縮機(jī)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(jī)的特點(diǎn)及及控制方案。掌握離心式壓縮縮機(jī)的防喘振振控制，離心心式壓縮機(jī)特特性曲線與喘喘振特性，造成離離心式壓縮機(jī)機(jī)喘振的諸因因素，離心式式壓縮機(jī)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(xué)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(jì)。 鍋爐設(shè)設(shè)備的控制了解鍋爐設(shè)備的的工藝機(jī)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(fù)壓系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)理解選擇性控制制系統(tǒng)在精鎦鎦塔控制中具具體應(yīng)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(yù)估控制制等）第八章 化化學(xué)反應(yīng)器的的控制 （22學(xué)時）了解化學(xué)反應(yīng)器器的數(shù)學(xué)模型型建立的一般般方法理解反應(yīng)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(yīng)器器、聚合反應(yīng)應(yīng)器、連續(xù)反反應(yīng)器控制方方案的分析及及設(shè)計(jì)原則本篇通過學(xué)習(xí)使使學(xué)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(dá)到結(jié)合合控制理論、工工藝機(jī)理、及及工藝要求指指標(biāo)等方面去去綜合、設(shè)計(jì)計(jì)不同的控制制方案。三、說明：本課程一般應(yīng)安安排在化學(xué)學(xué)工程、控控制原理講講完后，即第第七學(xué)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(yīng)突出本課課程的工程特特點(diǎn)，不必過過多討論各種分析方方法，應(yīng)深入入討論系統(tǒng)工工程設(shè)計(jì)中的的原理性設(shè)計(jì)計(jì)方法。本課程與測量量儀表調(diào)調(diào)節(jié)儀表微微機(jī)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(xué)學(xué)工程課也也有密切關(guān)系系，它將在化化學(xué)工程知知識的基礎(chǔ)上上，從工藝機(jī)

11、機(jī)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(jì)算機(jī)控制制技術(shù)關(guān)系系是本課程重重點(diǎn)講授過程程系統(tǒng)控制方方案和以常規(guī)規(guī)儀表實(shí)施的的技術(shù)問題，對對于計(jì)算機(jī)為為工具實(shí)施的的技術(shù)問題由由另設(shè)課程解解決。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)：本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目目的在于：驗(yàn)驗(yàn)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(xué)生掌握控控制系統(tǒng)的最最基本的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法、操作作能力、測試試技能，養(yǎng)成成學(xué)生踏實(shí)、細(xì)細(xì)致、嚴(yán)肅、認(rèn)認(rèn)真的科學(xué)作作風(fēng)。通過實(shí)驗(yàn)室學(xué)生生對控制系統(tǒng)統(tǒng)的分析、設(shè)設(shè)計(jì)、參數(shù)整整定即系統(tǒng)投投運(yùn)的實(shí)踐能能力得到培養(yǎng)養(yǎng)。要求每個學(xué)生在在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行行預(yù)習(xí)。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(xué)生能夠夠正確紀(jì)錄處處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)，分析判斷斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫寫出完整正規(guī)規(guī)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告告。列為學(xué)生必做的的基本實(shí)驗(yàn)有有：控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)節(jié)特性的測試試實(shí)驗(yàn)干擾進(jìn)入不同位位置時各通道道動態(tài)特性的的測試實(shí)驗(yàn)單回路反饋控制制系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)整定和投運(yùn)運(yùn)串級控制系統(tǒng)的的參數(shù)整定和和投運(yùn)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(shí)驗(yàn)課時數(shù)為88