《過程控制技術》課程教學大綱課程編號：04225課程名稱：過程控制技術英文名稱：ProcessControlSystem課程類型：專業課課程要求：選修學時/學分：32/2（講課學時：28 實驗學時：4）適用專業：智能科學與技術一、 課程性質與任務過程控制工程作為研究工業過程控制系統組成，基本控制規律，以及工業過程控制系統的

設計，投運的課程，是智能科學與技術專業開設的專業課之一。課程的任務是使學生通過本課程

的學習，獲得工業過程控制系統的基本理論、基本知識和基本技能，掌握測量與變送器、執行器、

智能控制儀表、以及工業生產過程中的一些具體設備等自動化裝置的原理與使用方法，使學生掌

握簡單控制系統、復雜控制系統和先進控制系統的結構、原理、特點、適用場合、系統設計及應

用等問題。本課程將為從事復雜生產過程智能控制以及相關課程設計、畢業設計等奠定重要的基礎,

對培養學生綜合分析問題、解決問題能力，提高學生處理實際問題能力具有重要的作用。（支

撐畢業要求1.2,2.2,2.3,3.1,3.2,4.1,4.2,4.3,9.1,9.3,10.2,10.1）二、 課程與其他課程的聯系本課程的先修課是自動控制原理和控制工程，在掌握自動控制原理、控制工程的基本理論

基礎上學習本課程，本課程將為后續的智能控制綜合實踐、智能優化及調度課程設計和畢業設

計打下基礎。三、 課程教學目標了解過程控制發展概況、特點和過程控制系統的組成及分類，能夠通過文獻檢索等

途徑了解過程控制系統的最新進展與發展動態，具有跟蹤學科發展前沿的意識和基本技能；（支撐畢業要求10.1）掌握階躍響應曲線法和脈沖響應曲線實驗建模方法，了解最小二乘建模方法。理解

自平衡能力和無自平衡能力對象的有關概念；（支撐畢業要求1.2）掌握單回路控制系統、串級控制系統、前饋控制系統、大時滯過程控制系統及其它

特定要求的控制系統的分析與設計方法，包括控制方案設計、性能分析、參數檢測與變送的傳

感器選型的基本方法和調節器參數整定；（支撐畢業要求2.2,2.3）通過過程控制系統工程設計，培養學生的工程實踐學習能力，使學生掌握復雜工程

控制系統的控制方案設計方法，設計中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素；（支撐畢業要求3.1,3.2）通過實驗，培養學生基于過程控制的基礎理論對復雜工程問題進行研究，設計實驗

和實施實驗，并將理論分析結果同實驗結果進行比較，總結實驗結果、解釋結果、形成結論和

提出建議，最后撰寫報告；（支撐畢業要求4.1,4.2,4.3）通過大作業和實驗，培養學生的團隊合作和溝通能力，能夠撰寫研究報告或學術報

告，表達對復雜工程問題的認識或研究結果。(9.1,9.3,10.2)四、教學內容、基本要求與學時分配序

號教學內容教學要求學時教學

方式對應課

程教學

目標1一、緒論過程控制發展概況過程控制的特點過程控制系統的組成及其分類1.了解過程控制的應用范疇

及發展狀況；2.掌握過程控制的概念、主

要內容及分類。2講授12二、過程建模和過程檢測控制.過程建模.過程變量檢測及變送.過程控制儀表.其它數字式過程控制裝置.掌握用階躍響應和脈沖響

應方法建立過程數學模型的

基本思路和方法；.理解自平衡能力和無自平

衡能力對象的有關概念；3.了解檢測儀表的分類、選

型和過程控制儀表基本原理4講授23三、單回路控制系統1.過程控制系統的性能指標.過程控制系統工程設計概述.控制方案設計檢測、變送器選擇執行器的選擇.調節器的選擇.數字調節器的模擬化設計.過程控制系統投運和調節器參數

整定.單回路控制系統工程設計實例

實驗：單回路控制系統的參數整定

實驗.要求掌握單回路系統的組

成結構；理解被控變量和控

制變量的選擇原則；.掌握如何選擇檢測變送

器、執行器和調節器；.掌握控制規律的選擇原則

及控制器參數對系統控制質

量的影響；.了解單回路系統的投運及

整定力法。.掌握單回路控制系統實驗

系統的組成原理和參數整定

方法；.了解單回路控制系統不同

參數時系統性能的差異。42講授3,4,5,64四、串級控制系統1.串級控制基本概念2.串級控制系統特點與分析.串級控制系統的設計.串級控制系統調節器參數的整定.串級控制系統的工業應用實驗：串級控制系統的參數整定實掌握串級控制系統的工作

原理及結構；掌握主、副控制器規律的

選擇及其正、反作用的選擇；掌握副回路的設計原則

及整定方法。掌握串級控制系統的結構

和工作原理；4講授3,4,5,6

驗掌握串級控制系統的整定

方法；了解單回路系統、串級控

制兩者的控制性能差異。25五、前饋控制系統前饋控制的基本概念前饋控制系統的結構形式前饋控制的選用與穩定性前饋控制系統的工程整定前饋控制的工業應用掌握前饋控制系統的概念

及特點；了解前饋系統的實施方案

及其應用；要求學生會設計簡單的前

饋一反饋控制系統；4.掌握前饋一反饋控制系統

的設計，靜態參數及動態參

數的整定。4講授3,46六、大時滯過程控制系統大時滯過程概述常規控制方案預估補償控制方案采樣控制方案大時滯控制系統工業應用舉例1.了解大時滯控制系統的概

念及特點；2.掌握大時滯控制系統的實

施方案及其應用；3.掌握預估補償控制方案設

計方法；4講授3,47七、特定要求的過程控制系統1.比值控制系統分程控制系統選擇性控制系統了解比值控制、分程控制、

選擇性控制系統的概念及類

型、結構及其特點；掌握比值控制、分程控制、

選擇性控制系統的實施方

案。掌握比值系數的計算；4講授3,48八、步進式鋼坯加熱爐控制系統1.鋼坯加熱爐概述汽化冷卻系統控制燃燒過程控制4.加熱爐自動化系統.掌握步進式鋼坯加熱爐控

制系統的組成.掌握步進式鋼坯加熱爐控

制系統的設計過程2講授3,4五、其他教學環節（課外教學環節、要求、目標）大作業：2-3人為一個小組，分工合作，選擇一個具體的過程控制系統工程案例，完成相應

的控制設計，在Matlab環境下進行仿真研究，遞交一份完整的系統設計分析報告，并進行

答辯。報告包括系統的工藝描述、系統的性能指標、系統的控制方案、傳感器和執行器的

選型、畫出控制流程圖和方框圖、利用MATLAB進行算法的仿真、測試結果、分析與探討。

學生對其所完成的項目進行匯報（PPT形式）、演示設計過程、結果分析等，并回

答教師及同學提出的問題。六、 教學方法本課程以課堂教學為主，結合作業、自學、撰寫報告等教學手段和形式完成課程教學任

務。在課堂教學中，通過講授、提問、討論、演示等教學方法和手段讓學生理解過程控制系

統的體系和解決問題的思路，掌握過程控制系統的基本概念，基本原理和各種過程控制系統的

分析與設計方法，強調過程控制理論的工程應用背景以及計算機輔助技術在過程控制系統分析與

設計中的具體應用。在撰寫報告教學環節中，通過啟發式教學、討論式教學培養學生初步運用過程控制系統基

礎理論分析和設計過程控制系統能力。培養學生與其他同學合作解決問題的能力、發現問題與

解決問題的能力、獲取和整理信息的能力、準確運用語言文字的表達能力，激發學生的創新思

維。在自學教學環節中，對課程中某些有助于進一步拓寬過程控制系統知識和借助matlab

現代工具對過程控制系統進行設計與分析的內容，通過教師的指導，由學生自學完成。通過自

學這一教學手段培養學生的自主學習能力。七、 考核及成績評定方式最終成績由平時作業成績、平時測驗成績、期末考試成績和小論文成績組合而成。各部分

所占比例如下：平時成績：10%。平時成績主要依照出勤情況。出勤滿分10分，根據教師實際考勤情

況，給出成績；實驗成績:10%o根據學生對實驗內容的掌握情況給出，每個實驗滿分5分，實驗2個，

實驗總分10分。課程報告成績：10%o重點考核學生對實際工業過程控制對象進行控制的設計能力、傳感

器和執行器選擇方法、參數整定計算、分析問題能力、團隊合作精神、以及語言及文字表達能

力。學生就自選工程項目或根據任課教師提出的工程項目完成項目設計，撰寫報告，并在一定

形式下進行宣講、答辯，最后評定課程論文成績。報告5分，答辯5分。期末考試成績：70%o主要考核學生對過程控制系統基本知識、