过程控制系统及应用编写提纲123

过程控制系统及应用技术编写提纲 编写提纲 编写说明 第一篇过程控制原理 本篇用一个项目分三个 任务教学单元完成过程 控制系统的组成及基本 理论的讲述（以高职学生 够用为度确定教学内 容）。 项目一过程控制原理基础知识 绪论 一、自动控制系统的基本概念 二、自动控制系统在工业生产中的应用和发展 三、本课程的内容、任务和学习方法 任务一简单控制系统的基本组成 让学生了解生产过程的 要求；根据生产要求，实 现手动控制过程；自动控 制系统的组成、自动控制 系统常用术语；控制系统 分类开环、闭环控制系 统，定值、随动、顺序控 制等分类方式；简单控制 系统的方块图；典型输入 信号；控制系统过渡过程 及质量指标。 任务提出 锅炉汽泡水位的手动、自动调节 相关知识 一、锅炉生产水蒸汽的工艺过程简介，生产过程提 出的控制要求。 二自动控制系统的组成（用自动化装置实现自动控 制） 一、自动控制系统各环节的作用 四、汽泡水位的自动控制过程 二、自动控制系统的分类 三、反馈控制的意义 四、自动控制系统的质量评价。 其他案例 1、水槽水位控制系统 2、压力罐压力控制系统 3、换热器温度控制系统 突出分析控制系统的被 控变量、控制系统的四个 基本环节。 问题提出 1、自动控制系统如何实现环节与环节间信息的准 确传递 2、自动控制系统如何实现准确的控制 以问题提出方式引入下 文 任务二自动控制系统数学模型的建立 液位对象、RC电路、直 接加热器对象数模建立； 突出具体生产过程到抽 象的数学关系；传递函数 的定义、性质、典型环节 传递函数的输入、输出关 系（比例、积分、微分、 一阶环节、二阶环节、纯 滞后环节）；方块图的等 效变换。控制系统传递函 数（定值、随动、偏差传 递函数）求取。 任务提出 贮槽水位的自动控制系统 相关知识 一、被控对象数学模型建立 二、传递函数的定义，典型环节传递函数 三、复杂环节传递函数的求取，方块图的等效变换。 四、其他环节数学模型 方案实施 一、自动控制系统数学模型 二、对象特性的实验求取 任务三控制系统过渡过程及质量分析 任务提出 简单加热炉温度控制质量评估 以具体温度控制系统为 例，说明系统数学模型建 立，系统质量评估（重点 是一阶、二阶系统质量分 相关知识 1、温度控制系统数学模型建立 2、用时或分析法分析控制系统质量 1）通过求解微分方程，绘制过渡过程曲线了解系 编写提纲 编写说明 统质量； 2）不求微分方程，用二阶系统的曰、3。定量计算， 了解系统质量。 3、控制系统稳定性分析 4、常规控制规律对系统质量的影响 析）；对线性二阶系统， 从、3。定量计算系统 过渡过程形式和质量指 标，从特征根分布和C取 值分析控制系统稳定性。 重点分析控制参数对系 统质量的影响。 方案实施 1、用MATLAB计算得到控制系统过渡过程曲线 评估系统质量； 2、用MATLAB计算了解常规控制规律对系统质 量的影响。 可安排成仿真实验。 项目小结 本项目教学单元的主要内容，重点、难点。 思考题与练习题 第二篇过程控制系统 项目二如何组建简单控制系统 任务提出 任务一换热器的温度控制 蒸汽加热器的工作过程 对自动控制提出的要求。 被控变量的直接、间接选 择原则；从对象特性对系 统质量影响考虑操纵变 量选择； 相关知识 1、被控对象的确定 1）被控变量的选择原则； 2）操纵变量的选择。 2、测量变送环节选择 3、控制阀流量特性及选择原则 4、常规控制规律选择及控制器正、反作用的确定 5、控制系统间的关联 方案实施 1、合理选择被控变量和操纵变量 2、现场仪表的选择及根据控制系统要求选择其他功 能的仪表（如显示、报警） 3、控制规律选择及控制器正、反作用的确定 蒸汽加热器的温度控制 的仪表选择、信号连线， 控制策略。（被控变量直 接选择示例） 任务二精信塔组分分离过程的控制 方案实施 1、合理选择被控变量和操纵变量 2、现场仪表的选择及根据控制系统要求选择其他功 能的仪表（如显示、报警） 3、控制规律选择及控制器正、反作用的确定 （被控变量间接选择示 例） 其他控制 方案介绍 1、液位控制系统 2、流量控制系统 王务三简单控制系统的投运和参数整定 相关知识 1、系统投运前的准备工作及投运过程； 2、控制器参数整定； 3、控制系统常见故障分析。 经验法、临界比例度法、 衰减曲线法，反应曲线 法、自整定法。 项目小结 本项目教学单元的主要内容，重点、难点。 思考题与练习题 项目三复杂控制系统设计 任务一串级控制系统分析与设计 编写提纲 编写说明 方案引出 管式加热炉温度控制 相关知识 1、串级控制系统的结构形式和控制过程 2、串级控制系统的特点； 1、串级控制系统的设计 串级控制系统特点、设计 方法；管式加热炉温度控 制方案的选择；串级控制 方案的实现；串级控制系 统的工程应用。 方案实施 1、合理确定控制方案 （管式加热炉几种串级控制系统的分析比较） 2、串级控制系统方案设施 3、串级控制系统的实际工程应用 任务二比值控制系统 方案引出 合成氨生产过程中，转换工段水蒸汽/天然气比值控 制 比值控制的几种控制方 案；比值系数计算；变比 值控制系统的实现；比值 控制系统应用示例自来 水厂氯气注入量与自来 水量的比值控制方案；药 剂配制过程中的比值勤 控制系统。 相关知识 1、比值控制系统的基本概念 2、比值控制的基本方案 3、比值系数（信号比值）的计算 方案实施 1,比值方案实施中的几个问题 2、比值控制应用举例 任务三均匀控制系统 方案引出 精镭塔间的流量、液位控制 均匀控制的基本思想，想 要解决的矛盾、实现的基 本方法；常用的均匀控制 方案，引入双冲量的概念 相关知识 1、均匀控制的基本思想 2、如何实现均匀控制 方案实施 1、均匀控制的基本方案 2、均匀控制系统的投运和参数整定 任务四前馈控制系统 方案引出 换热器温度控制 相关知识 1、前馈控制的基本思想，前馈、反馈控制的比较 2、前馈补偿数学模型的计算 3、前馈一反馈控制系统的特点 4、前馈控制系统设计 前馈控制的基本思想，与 反馈控制的区别；前馈反 馈控制的特点，与串级、 比值控制系统的比较。工 程应用汽泡锅炉三冲量 控制 方案实施 1、换热器温度控制（前馈反馈方案实施） 2、前馈-反馈方案与串级控制系统方案、比值控制 方案的比较。 其他工程 案例 1、管式加热炉前馈-反馈控制系统； 2、锅炉汽泡水位控制的前馈-反馈控制系统。 任务五分程控制系统 方案引出 氮封罐压力控制系统 氮封