《化工過程控制》課程介紹與教學(xué)大綱

《化工過程控制》課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)：03014022課程名稱：化工過程控制/ChemicalEngineeringProcessControl學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32（實(shí)驗(yàn)：上機(jī)：12課外實(shí)踐：0）適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝及相近專業(yè)建議修讀學(xué)期：第六學(xué)期開課單位：化學(xué)與工化學(xué)院先修課程：儀表與自動(dòng)化控制、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工過程模擬考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：閉卷考試；筆試成績(jī)70%,平時(shí)成績(jī)20%,大作業(yè)成績(jī)10%教材與主要參考書目：教材：《化工過程控制系統(tǒng)》，魯明休，化學(xué)工業(yè)出版社主要參考書目：《化工過程控制系統(tǒng)》，蔣慰孫，化學(xué)工業(yè)出版社《化工過程控制工程》，王冀程，化學(xué)工業(yè)出版社《化工自動(dòng)化基礎(chǔ)》，葉昭駒，化學(xué)工業(yè)出版社《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐》，趙廣元，北京航空航天大學(xué)出版社內(nèi)容概述：中文：《化工過程控制》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。它是在學(xué)生完成儀表與自動(dòng)化控制、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工過程模擬等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用過程控制的觀點(diǎn)和方法來研究化工過程的分析、控制、設(shè)計(jì)與優(yōu)化。本門課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得必要的控制理論和過程控制知識(shí)，掌握使用時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的方法，掌握控制系統(tǒng)的類型、特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事化工過程控制技術(shù)工作，打下必要的基礎(chǔ)。利用啟發(fā)式和多媒體教學(xué)手段，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有較深刻的理解和認(rèn)識(shí)。英文：ChemicalEngineeringProcessControlisoneoftheprofessionalandbasiccurriculumsforchemicalengineeringandtechnologyprofession.OnthebasisofcompletingInstrumentationandAutomationControl,ChemicalReactionEngineering,ChemicalSeparationEngineering,ChemicalProcessSimulationandsoon,analysis,control,designandoptimizationareinvestigatedbyapplyingviewandmethodofprocesscontrol.Thedutyofthecourseistomakestudentstoobtainsomenecessaryknowledgeofcontroltheoryandprocesscontrol,mastertheanalysismethodoftheautomaticcontrolsystemusingtimedomainanalysis,frequencydomainanalysis,androotlocusanalysis,andgrasptypesandcharacteristicsofthecontrolsystem.Wepayattentiontotrainingstudents*abilityoftheorywithpractice,analyzingandsolvingproblem,forthefutureworkinthechemicalprocesscontroltechnologytolaythenecessaryfoundation.Inaddition,weapplyheuristicandmultimediateachingmethodstomakestudentshaveaprofoundunderstandingandawarenessforlearningcontents.《化工過程控制》教學(xué)大綱課程編號(hào)：03014022課程名稱：化工過程控制/ChemicalEngineeringProcessControl學(xué)分學(xué)學(xué)時(shí)：32(實(shí)驗(yàn)：0上機(jī)：12課外實(shí)踐：0)適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝及相近專業(yè)建議修讀學(xué)期：第六學(xué)期開課單位：化學(xué)與工化學(xué)院先修課程：儀表與自動(dòng)化控制、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工過程模擬一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)本課程是化工專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，本課程必須在學(xué)完《儀表與自動(dòng)化控制》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工分離工程》、《化工過程模擬》等基礎(chǔ)課程之后開設(shè)。本課程教學(xué)主要目的是使學(xué)生獲得必要的化工過程控制知識(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事過程控制技術(shù)工作，打下必要的基礎(chǔ)。本課程教學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生獲得必要的自動(dòng)控制理論和化工過程控制知識(shí)，掌握用時(shí)域分析法分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的方法，掌握控制系統(tǒng)的類型、特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題的能力，為將來從事過程控制技術(shù)工作，打下必要的基礎(chǔ)。課程基本能力要求：(1)牢固掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，及其系統(tǒng)的控制質(zhì)量指標(biāo)；(2)列寫簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、微分方程、傳遞函數(shù)；(3)牢固掌握控制系統(tǒng)的控制規(guī)律、控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響；牢固掌握被控對(duì)象參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量的影響；(4)掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、應(yīng)用及系統(tǒng)投運(yùn)和控制器參數(shù)整定方法；(5)掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、應(yīng)用和設(shè)計(jì)。(6)基本掌握比值、均勻、前饋、自動(dòng)選擇等復(fù)雜控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用；了解先進(jìn)控制技術(shù);畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案能針對(duì)復(fù)雜的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，采用系統(tǒng)的方法，綜合考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，進(jìn)行化工工藝流程設(shè)計(jì)與優(yōu)化。教學(xué)目標(biāo)1教學(xué)目標(biāo)2教學(xué)目標(biāo)3教學(xué)目標(biāo)42、使用現(xiàn)代工具具有使用化學(xué)化工專業(yè)工具軟件或自編程序?qū)?fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬的能力，并能正確分析與使用模擬預(yù)測(cè)教學(xué)目標(biāo)4教學(xué)目標(biāo)5結(jié)果。二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配本課程總學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)為20學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為12學(xué)時(shí)；課程教學(xué)共有6章，具體內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)(☆)難點(diǎn)(A)學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)備注第一章緒論2第一節(jié)過程控制的發(fā)展與趨勢(shì)第二節(jié)過程控制工程的研究對(duì)象和任務(wù)A☆第二章過程控制的數(shù)學(xué)模型4第一節(jié)時(shí)域數(shù)學(xué)模型A☆第二節(jié)復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型A☆第三節(jié)傳遞函數(shù)與方塊圖A☆第四節(jié)控制系統(tǒng)建模實(shí)例B第二章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法4第一節(jié)控制系統(tǒng)的過渡態(tài)過程分析A☆第二節(jié)勞斯穩(wěn)定判據(jù)A☆△第三節(jié)常規(guī)控制規(guī)律對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量的影響B(tài)☆第四節(jié)測(cè)量滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響C第三章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)6第一節(jié)控制指標(biāo)和過程特性A☆△第二節(jié)執(zhí)行器的若干問題B☆第三節(jié)常見控制器A☆△第四節(jié)系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)C第五節(jié)常見控制系統(tǒng)整定實(shí)例B第四章復(fù)雜控制系統(tǒng)4第一節(jié)前反饋控制系統(tǒng)B△第二節(jié)先進(jìn)控制系統(tǒng)C第三節(jié)基于MATLAB前反饋控制系統(tǒng)實(shí)例B(教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解)三、建議實(shí)驗(yàn)(上機(jī))項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配

本課程總學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)為20學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為12學(xué)時(shí)；課程教學(xué)共有6章，具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等如下表所示:課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)(☆)難點(diǎn)(A)學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)備注第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)4第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)A☆第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)A☆△第三節(jié)比值控制系統(tǒng)A☆△第六節(jié)基于MATLAB前反饋控制系統(tǒng)實(shí)例B第五章典型設(shè)備的控制8第一節(jié)基于AspenDynamic泵及壓縮機(jī)的控制A第二節(jié)基于AspenDynamic換熱器的控制A☆第三節(jié)基于AspenDynamic精儲(chǔ)塔的控制A☆△第四節(jié)基于MATLAB鍋爐設(shè)備的控制B第五節(jié)基于AspenDynamic反應(yīng)器的控制A☆△(教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C.了解)四、教學(xué)方法與教學(xué)手段在教學(xué)方法上，采用課堂講授與上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合；注重采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。結(jié)合相關(guān)的前沿成果，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科的前沿知識(shí)，并使學(xué)生積極參與到互動(dòng)教學(xué)過程中來。根據(jù)課程內(nèi)容制作多媒體課件，布置課后作業(yè)，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。五、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)本課程為考查課，最終成績(jī)由三部分組成，平時(shí)成績(jī)、大作業(yè)成績(jī)和期末考試成績(jī)，所占比列分別為10%、20%、70%；平時(shí)出勤情況、參與課堂討論作為平時(shí)成績(jī)，大作業(yè)作單獨(dú)計(jì)成績(jī)，期末考核為閉卷考試?？己藘?nèi)容支撐的畢業(yè)要求所占比例考核方式寫出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)，并能夠根據(jù)傳遞函數(shù)畫出方塊圖，掌握兩者的相會(huì)轉(zhuǎn)換。畢業(yè)要求1約15%課堂練習(xí)和課程考試分析簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的過渡態(tài)，采用勞斯穩(wěn)定判據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。畢業(yè)要求1約20%課堂練習(xí)和課程考試

簡(jiǎn)述常規(guī)控制器的控制規(guī)律，如何選擇控制器。畢業(yè)要求1約15%課堂練習(xí)和課程考試簡(jiǎn)述復(fù)雜控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)控制方案，并能夠采用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)。畢業(yè)要求2約20%課堂練習(xí)和課程考試針對(duì)具體典型設(shè)備如精儲(chǔ)塔、反應(yīng)器或換熱器，采用AspenDynamic軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)過程控制模擬。體現(xiàn)創(chuàng)新、環(huán)保和安全意識(shí)。畢業(yè)要求2約30%大作業(yè)和課程考試六、教材與主要參考書目教材:《化工過程控制系統(tǒng)》化學(xué)工業(yè)出版社《化工過程控制系統(tǒng)》化學(xué)工業(yè)出版社主要參考書目:《化工過程控