过程控制系统李国勇电子教案第1章概述

过程控制系统教案一、教学目标1. 了解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

2. 掌握过程控制系统的常见参数及其作用。

3. 熟悉过程控制系统的典型应用和优点。

4. 学会分析过程控制系统的设计和实施方法。

二、教学内容1. 过程控制系统的概念及分类1.1 过程控制系统的定义1.2 过程控制系统的分类1.3 过程控制系统的基本组成2. 过程控制系统的常见参数2.1 流量参数2.2 压力参数2.3 温度参数2.4 液位参数3. 过程控制系统的典型应用3.1 工业生产过程控制3.2 楼宇自动化控制3.3 环保监测与控制4. 过程控制系统的优点4.1 提高生产效率4.2 保障产品质量4.3 降低能源消耗4.4 提高系统安全性三、教学方法1. 采用案例分析法，结合实际应用场景，让学生了解过程控制系统的原理和作用。

2. 利用仿真软件，让学生动手操作，掌握过程控制系统的参数调整和优化方法。

3. 开展小组讨论，培养学生团队合作能力和问题解决能力。

四、教学资源1. 教学课件：包含过程控制系统的相关理论知识、图片和案例。

2. 仿真软件：用于学生动手实践，如LabVIEW、组态王等。

3. 实际应用案例：涉及工业生产、楼宇自动化、环保监测等领域。

五、教学评价1. 课堂互动：学生参与课堂讨论、提问和回答问题的情况。

2. 课后作业：学生完成相关练习题的情况。

3. 实践操作：学生在仿真软件上的操作成绩。

4. 小组讨论：学生参与小组讨论的表现和成果。

教案剩余章节待您提供要求后，我将为您编写。

六、教学重点与难点教学重点：1. 过程控制系统的概念及其在各个领域的应用。

2. 过程控制系统的基本参数及其调整方法。

3. 过程控制系统的优点及其在提高生产效率和产品质量中的作用。

教学难点：1. 过程控制系统的设计原理和方法。

2. 不同类型过程控制系统的实现技术。

3. 过程控制系统在复杂环境下的性能优化。

七、教学安排课时安排：共计20课时，每课时45分钟。

1.1 过程控制的要求与任务过程控制(Process Control)是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动控制。

➢过程控制的任务：在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用控制理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段和自动化装置，达到优质、高产、低耗的控制目标。

➢过程控制的目标：安全性越限、事过程控制的目标故报警；连锁保护；故障预测与诊断；容错稳定性抑制干扰、保持生产过程的稳定运行经济性低成本、高效益、少能耗1.2.1 系统组成电加热器加热水产生一定压力的水蒸汽，并通过上部的输汽管供给用户或下一个工序，为了及时补充因蒸发而不断减少的锅炉水量，在锅炉下部用水泵连续地加入冷水。

由电加热炉控制系统可知，过程控制系统由以下几部分组成：1．被控过程（或对象）；2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表；3．控制器；4．执行机构；5．报警、保护和连锁等其它部件。

1.2.2 过程控制系统特点1. 被控过程的多样性石油化工过程、钢铁生产中的冶炼过程……被控量的多样性：压力温度流量液位……不同于运动控制系统。

2. 控制方案的多样性系统硬件：调节仪表、控制器、执行机构（调节阀）、检测与变送仪表控制算法：PID控制、复杂控制、先进控制、智能控制等控制方案结构：单变量控制系统、多变量控制系统、单回路控制、多回路控制3. 被控过程属慢过程、多参数控制连续工业过程大惯性和大滞后决定了被控过程为慢过程被控量有压力、流量、液位、温度、成分等多个4. 定值控制被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，使被控量尽量保持接近或等于设定值。

基本要求：稳定性、准确性和快速性定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于设定值。

随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即稳、准、快地跟踪设定值。

1．衰减比和衰减率衰减比等于两个相邻同向波峰值之比。

《过程控制系统》课程简介课程编号：06024012课程名称：过程控制系统/ Process Control System学分：2.5学时：40 （课内实验：4 上机：课外实践：）适用专业：自动化专业建议修读学期：7开课单位：测控技术与仪器系先修课程：《自动控制原理》《自动检测技术》等考核方式与成绩评定标准：考试，成绩=期末成绩（70%） +平时成绩（30%）教材与主要参考书目：《过程控制系统》（第二版）方康玲主编武汉理工大学出版社2007.2《过程控制工程》，蒋慰孙、俞金寿编著，中国石化出版社，1999《过程控制系统及工程》，翁维勤、周庆海编，化学工业出版社，1996《过程控制工程》，孙洪程等编，高等教育出版社，2006《工业生产过程控制》，何衍庆等编，化学工业出版社，2004内容概述：中文：过程控制和运动控制是自动控制技术的两个重要分支。

本课程主要介绍了过程控制的基本概念、组成以及简单过程控制、复杂过程控制系统的基本原理、系统设计技术以及应用技术等。

在介绍每一种控制策略的同时，都给出了其在不同实际场合下的具体应用实例。

英文：Process control and motion control are the two important branch of automation control technology. This course mainly introduce the basic concept of process control, constitution and the basic principle, system design technology, and application technology of process control. At the same time, concrete examples are given to introduce the different control strategy applied in practice.《过程控制系统》教学大纲课程编号：06024012课程名称：过程控制系统/ Process Control System学分：2.5学时：40 (课内实验：4 上机：课外实践： )适用专业：自动化专业建议修读学期：7一、课程性质、目的与任务本课程是自动化专业必修课。

过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。

2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。

3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。

4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。

二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。

3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。

4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。

四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。

2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。

3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。

4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。

五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。

2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。

4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。

六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。

2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。

第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。

第25-32课时：实验室实践和案例分析。

七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。

2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。

3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。

过程控制系统教案一、课程简介本课程旨在让学生了解和掌握过程控制系统的基本概念、原理和应用。

通过本课程的学习，学生将能够理解过程控制系统的分类、特点、组成及工作原理，掌握过程控制系统的分析和设计方法，以及熟悉常见的过程控制系统应用实例。

二、教学目标1. 了解过程控制系统的定义、分类和特点；2. 掌握过程控制系统的组成和基本原理；3. 学会过程控制系统的分析和设计方法；4. 熟悉常见的过程控制系统应用实例；5. 培养学生的实际操作能力和创新意识。

三、教学内容1. 过程控制系统的基本概念1.1 定义1.2 分类1.3 特点2. 过程控制系统的组成2.1 控制器2.2 执行器2.3 传感器2.4 反馈环节3. 过程控制系统的原理3.1 控制原理3.2 控制规律3.3 控制器设计原则4. 过程控制系统的分析方法4.1 动态特性分析4.2 稳态特性分析4.3 频率响应分析5. 过程控制系统的应用实例5.1 工业生产过程控制5.2 楼宇自动化控制系统5.3 交通运输过程控制四、教学方法1. 讲授：讲解过程控制系统的基本概念、原理和应用；2. 案例分析：分析实际过程中的控制系统案例，让学生更好地理解理论知识；3. 实验操作：安排实验室实践，让学生动手操作，提高实际操作能力；4. 小组讨论：分组讨论问题，培养学生的团队合作意识和创新能力。

五、教学评价1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占比30%；2. 实验报告：实验操作及报告，占比30%；3. 期末考试：理论知识测试，占比40%。

六、教学资源1. 教材：《过程控制系统》，张著；2. 课件：PowerPoint演示文稿；3. 实验设备：控制器、执行器、传感器等；4. 网络资源：相关学术论文、案例分析等。

七、教学安排1. 课时：共计32课时，其中包括课堂讲授、实验操作等；2. 授课方式：课堂讲授结合实验操作；3. 实验安排：每2课时安排1次实验操作，共计8次实验。

过程控制工程第三版教学设计一、教学目标本课程旨在使学生掌握以下知识和技能：1.掌握过程控制的基本概念。

2.理解过程控制系统的组成结构和控制策略。

3.掌握常见的过程控制系统的设计方法和优化技术。

4.能够使用现代过程控制软件工具进行过程控制系统建模、仿真和分析。

5.熟悉常见的过程控制系统实现和调试技术。

6.培养学生团队合作和创新意识，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容及课时安排第一章概述 (2学时)1.1 过程控制的基本概念1.2 过程控制的历史发展1.3 过程控制的应用领域和发展趋势第二章过程控制系统组成及控制策略 (4学时)2.1 过程控制系统的组成结构2.2 反馈控制的基本概念2.3 前馈控制的基本概念2.4 比例-积分-微分（PID）控制器的设计原理和应用第三章过程控制系统设计方法 (8学时)3.1 控制系统设计的基本流程3.2 过程控制系统建模和仿真方法3.3 控制系统的稳态和动态响应分析3.4 控制系统的稳定性分析和控制器调节方法3.5 多输入多输出（MIMO）控制系统的设计和优化3.6 基于模型预测控制（MPC）的过程控制系统设计和优化第四章过程控制系统实现及调试技术 (8学时)4.1 过程控制系统的硬件和软件实现技术4.2 控制系统的调试方法和技术4.3 控制系统的在线监测和维护技术第五章实验和项目设计 (8学时)5.1 基础实验5.2 综合实验5.3 课程设计项目三、教学方法1.授课方式：讲授 + 实践2.实践方式：仿真实验、实验和项目设计3.手段：讲授、案例分析、互动探讨、实验实践和个人学习四、教材及参考书目1.《过程控制工程基础》（第二版），林仲彬，东南大学出版社，2017年。

2.《过程控制工程设计》，M. Luyben，《Process Modeling,Simulation, and Control for Chemical Engineers》中文版，化学工业出版社，2011年。