《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
课程设计说明书
题 目：温度控制系统的设计与实现
学生姓名：
学 院：电力学院
系 别：自动化
专 业：自动化
班 级：
指导教师：
二〇一年一月十四日
内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书
课程名称：计算机控制系统课程设计 学院：电力学院 班级： 自动化07-3班
学生姓名： 石鑫 学号： 指导教师： 刘磊 李志明
一、题目
温度控制系统的设计与实现 二、目的与意义
通过本设计，学生可以加深对温度控制这一过程系统建模、仿真、分析、控制策略设计及实现的理解，熟悉过程对象的控制特性，较好地掌握计算机控制系统的典型分析方法、基本设计方法及实现方法，提高观察、分析和解决问题的能力，培养严谨的科学态度，获得科学研究的初步技能。
三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）
技术参数:
数据采集卡—— 中泰PCI-8333
固态继电器—— 过零型；输入DC 3～24V；输出AC 24～240V；最大工作电流25A
测温元件—— 热电偶分度号：K ，热电阻分度号：Pt100
温度变送器输出信号—— 4～20 mA
电水壶—— 材质：不锈钢 ；额定电压：AC 220V ；额定功率：1500W；容积：6L；
周长：73cm，高：20cm
普通示波器
数字万用表
内蒙古呼和浩特地区水沸点：<=95℃。
工作内容及要求: 1、利用计算机控制技术画出单输入单输出控制系统的结构工作原理图。
熟练应用计算机控制技术知识分析系统和设计控制器
2、熟悉课设系统构成
认识熟悉课设各种装置和相关软件，尤其熟悉被控对象水壶。阅读设计中用到的实验装置的使用说明书，没有说明书的自己上网查找（推荐百度文库）；熟悉力控软件；
3、根据上两步画出本课设中所涉及的单输入单输出温度控制系统控制框图
知识领域17：过程控制系统（PCS）
内容简介
过程控制是自动化技术的重要方向。主要内容包括：过程控制系统的建模方法、各种简单和复杂控制系统、计算机过程控制技术、先进控制技术、数据通信及工业网络技术、分布式计算机控制系统、现场总线控制系统等。
知识单元 知识点 掌握程度
目前 修改
PCS1
过程建模与过程特性 被控过程的数学模型 对象数学模型动态特性的基本描述形式 熟练掌握
对象动态特性描述形式的转换方法 熟练掌握
机理建模方法 熟练掌握
实验建模方法 掌握
PCS2
简单控制系统 设计方法 系统设计原则与步骤，被控变量与控制变量的选择，控制方案的确定 熟练掌握
控制器及其参数整定 PID控制器原理* 熟练掌握
控制系统的性能指标* 熟练掌握
PID参数整定 熟练掌握
执行器的选型 调节阀的工作原理和流量方程式 熟练掌握
调节阀的流量特性 掌握
调节阀口径计算 掌握
调节阀选型 掌握
测量变送器的选型 传感器* 掌握
测量仪表 掌握
系统投运 控制系统的调试与投运 掌握 PCS3
复杂控制系统 串级控制系统* 工作原理及分析 熟练掌握
系统设计 熟练掌握
参数整定 掌握
前馈控制系统 前馈补偿器的设计与实现 掌握
前馈控制系统设计及参数整定 掌握
大迟延过程系统 常规控制方案的设计与实现 掌握
预估补偿控制方案的设计与实现 掌握
采样控制方案的设计与实现 掌握
特定要求的过程控制 比值控制系统 掌握
均匀控制系统 掌握
分程控制系统 掌握
选择性控制系统 掌握
多变量解耦控制 多变量控制系统的关联与分析，典型耦合结构，相对增益的概念与计算 掌握
常用解耦控制系统的设计与实现 了解
PCS4
先进控制技术 推理控制系统 推理控制器设计 了解
误差模型 掌握
多变量推理控制 了解
预测控制系统 预测控制模型 选修
控制算法 选修
过程控制系统第二章（对象特性） 习题
2-1．什么是被控过程的数学模型
2-1解答：
被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。
2-2．建立被控过程数学模型的目的是什么过程控制对数学模型有什么要求
2-2解答：
1）目的：○1 设计过程控制系统及整定控制参数；
○2 指导生产工艺及其设备的设计与操作；
○3 对被控过程进行仿真研究；
○4 培训运行操作人员；
○5 工业过程的故障检测与诊断。
2）要求：总的原则一是尽量简单，二是正确可靠。阶次一般不高于三阶，大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。
2-2．简述建立对象的数学模型两种主要方法。
2-2解答：
一是机理分析法。机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析，根据对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。
二是实验测取法。实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。
5-12 何为测试法建模它有什么特点
2-3解答：
1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。 2）可以在不十分清楚内部机理的情况下，把被研究的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。
2-3．描述简单对象特性的参数有哪些各有何物理意义
2-3解答：
描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间。
放大系数K放大系数K在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变
