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《过程控制》课程教学大纲课程中文名称：过程控制课程英文名称：Process Control课程编号：C1050 应开课学期：6学时数：32 学分数：2适用专业：自动化课程类型：专业拓展课/必修先修课程：电子技术基础、自动控制理论、计算机控制技术、传感器与检测技术一、课程性质过程控制主要研究以工业过程模型为被控对象、模拟控制和数字控制为控制手段的工业过程计算机控制系统，主要内容包含过程控制系统的组成、建模、基本控制规律以及整个过程控制系统的设计等，它是自动化专业的一门专业拓展课程。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生熟练掌握过程对象的建模方法、过程参数的检测与变送以及常规过程控制系统的基本控制方法、复杂过程控制系统的控制方法等。
通过本课程的理论教学，使学生能够根据生产过程任务要求，采用适宜的技术手段对生产过程加以控制。
三、支撑的毕业要求课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等毕业要求3.掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历；了解本专业的前沿发展现状和趋势；教学目标：理解和掌握过程控制学科的发展概况与发展趋势，学习过程控制的基础理论。
达成途径：通过课堂讲解，仿真验证，课外作业。
评价依据：学习态度；课堂提问；考试成绩。
评价方式：平时成绩；考试成绩。
毕业要求5,掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识; 具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；教学目标：使学生能够创造性地运用过程控制的基本理论和基本方法进行过程控制系统的设计。
达成途径：学习各章基础理论，在此基础上培养学生过程控制系统的设计能力，提高学生的创新意识。
评价依据：学习态度；课堂提问；考试成绩。
评价方式：平时成绩；考试成绩。
四、教学内容、学时安排和基本要求第一章绪论（2学时）重点难点：控制系统的组成、控制系统的性能要求（1）了解典型的过程控制问题、过程控制系统的发展概况。
第二章思考题及习题2.1 与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点?答：串级控制方案具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。
因此，串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好。
(1) 串级控制系统具有更高的工作频率；(2) 串级控制系统具有较强的抗干扰能力；(3) 串级控制系统具有一定的自适应能力2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关?答：主控制器的正、反作用要根据主环所包括的各个环节的情况来确定。
主环内包括有主控制器、副回路、主对象和主变送器。
控制器正、反作用设置正确的副回路可将它视为一放大倍数为“正”的环节来看待。
这样，只要根据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求。
即Sign{G 01(s )}Sign{G 02’(s )}Sign{G m1(s )}Sign{G c1(s )}=-1就可以确定主控制器的正、反作用。
实际上主变送器放大倍数符号一般情况下都是“正”的，再考虑副回路视为一放大倍数为“正”的环节，因此主控制器的正、反作用实际上只取决于主对象放大倍数的符号。
当主对象放大倍数符号为“正”时，主控制器应选“负”作用；反之，当主对象放大倍数符号为“负”时，主控制器应选正作用。
2.3 串级控制系统的一步整定法依据是什么?答：一步整定法的依据是：在串级控制系统中一般来说，主变量是工艺的主要操作指标，直接关系到产品的质量，因此对它要求比较严格。
而副变量的设立主要是为了提高主变量的控制质量，对副变量本身没有很高的要求，允许它在一定范围内变化，因此在整定时不必将过多的精力放在副环上，只要主变量达到规定的质量指标要求即可。
此外对于一个具体的串级控制系统来说，在一定范围内主、副控制器的放大倍数是可以互相匹配的，只要主、副控制器的放大倍数K c1与K c1的乘积等于K s (K s 为主变量呈4：1衰减振荡时的控制器比例放大倍数)，系统就能产生4：1衰减过程(下面的分析中可以进一步证明)。
第五章复杂控制系统钱厚亮南京工程学院工业中心2013/01一、串级控制系统二、均匀控制系统三、比值控制系统四、前馈控制系统复杂控制系统定义:通常复杂控制系统是多变量的，具有两个以上变送器、两个以上控制器或两个以上控制阀所组成的多个回路的控制系统，所以又称为多回路控制系统。
常见的复杂控制系统有串级、均匀、比值、分程、三冲量、前馈、选择性等系统。
4.1 串级控制系统一、串级控制系统概述目的：①可延长炉子寿命，防止炉管烧坏；②可保证后面精馏分离的质量。
为了控制炉出口温度，可以设置一个简单控制系统。
PID反作用气开由于炉子的控制通道容量滞后很大，反应缓慢，控制精度低，但是工艺上要求炉出口温度的变化范围为±(1～2)℃。
上图的单变量单回路控制系统是难以满足的。
串级控制系统简单控制系统1.串级控制系统的组成串级控制系统定义:由两个测量变送器、两个控制器其中一个控制器的输出是另一个控制器的给定、一个控制阀组成的双闭环定值系统.2.串级控制系统中常用的名词主被控变量（Yl)：是工艺控制指标或与工艺控制指标有直接关系，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。
副被控变量（Y2）：大多为影响主被控变量的重要参数。
主控制器：在系统中起主导作用，按主被控变量和其设定值之差进行控制运算，并将其输出作为副控制器给定值。
副控制器：在系统中起辅助作用，按所测得的副被控变量和主控输出之差来进行控制运算，其输出直接作用于控制阀的控制器，简称为“副控”。
主变送器：测量并转换主被控变量的变送器。
副变送器：测量并转换副被控变量的变送器。
主对象：大多为工业过程中所要控制的、由主被控 变量表征其主要特性的生产设备或过程。
副对象：大多为工业过程中影响主被控变量的、由副被控变量表征其特性的辅助生产设备或辅助过程。
副回路:由副变送器、副控制器、控制阀和副对象所构成的闭环回路 , 又称为“ 副环” 或“内环”。
主回路：由主变送器、主控制器、副回路等效环节、主对象所构成的闭环回路，又称为“主环”或“外环”。
