《过程控制专业实验》课程教学大纲

《过程控制专业实验》教学大纲课程英文课程代码A0803Z38Process ControlExperiment名理论学学分总学时320实验/实践学时322时《检测技术》、《过程基础》、《仪表与课程先修课限选专业教育课课程性质装置》、《过程控制》、《自动控制原理》、类别程《专业基础实验》适用开课学院自动化、测控类专业机电工程学院专业

一、课程的地位与任务《过程控制专业实验》是自动化专业必修、独立设课实践课程本课程的目的是培养学生分析设计实际典型过程控制系统通过该课程的学习，使学生熟悉常用液位、温度、流量测量变送器、执行器、控制仪表，熟练掌握典型模拟液位、流量、温度对象测试法数学建模，熟练掌握单回路过程控制系统分析设计，掌握PID参数整定，掌握串级、比值、前馈反馈复杂过程控制系统的设计为今后过程控制系统课程设计、毕业实习和就业打下基础学生通过本课程的学习，可对工业典型对象特性进行分析，建立对象的数学模型，能够选择合适的仪表，搭建单回路或复杂过程控制系统，具备初步过程控制系统设计能力

二、课程目标

1.熟悉液位、流量、温度对象，熟悉液位、流量、温度测量变送仪表，熟悉执行仪表包括调节阀、变频器、移相调压模块，熟悉智能调节仪表及参数含义，掌握各个仪表之间的信号连接关系；具有自主选择合适仪表的能力；2,具有自主分析工业复杂对象工作机理，掌握液位、流量、温度对象测试法建模，具有对工业常见对象按照测试法建立数学模型，并对数学模型精度进行分析的能力；

3.熟练掌握搭建液位、流量、温度对象单回路控制系统方法，熟练分析干扰对控制性能的影响，熟练掌握PID参数整定，具有设计和调试工业常见对象单回路控制系统的能力；

4.熟练掌握搭建串级、比值、前馈反馈复杂控制系统方法，具有针对复杂的工业生产实际问题，进行常见复杂过程控制系统分析和设计的能力表1课程目标与相关毕业要求的对应关系毕业要求（支撑程度H、M、L）课程目标毕业要求2-4M毕业要求4-4M毕业要求9-2M课程目标1M课程目标2M H课程目标3M H课程目标4H注

1.支撑强度分别填写H、M或L其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低;

2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述

三、实践环节及基本要求本课程为独立实验课程，实践环节及基本要求如表2表2课程实践环节及基本要求学实验序号实验性实验名称基本要求课程目标时类别质1模拟对象工作原理典型过程控课程目标2各种仪表功能、参数特性12必做演示制系统组成13智能调节仪PID参数含义认识液位被控1单容水箱液位、双容水箱液位阶跃响应课程目标2对象特性3必做1课程目设计测试法建模测试标22液位阶跃响应曲线参数辨识方法温度被控1单容锅炉内胆温度对象阶跃响应测试法课程目标建模对象特性33必做设计1课程目2矩形脉冲响应曲线测试、曲线转换及参测试标2数辨识方法1单回路单容水槽、双容或三容水槽液位控制系统结构与组成单回路液位课程目标2单容水槽、双容或三容水槽液位系统特43必做设计控制系统实2课程目点和设计方法验标33单容水槽、双容或三容水槽液位系统调节器参数整定方法1单回路流量控制系统结构与组成课程目标2流量对象阶跃响应测试法建模，参单回路流量2数辨识方法53必做设计控制系统实课程目标3单回路流量系统特点和设计方法验34单回路流量系统调节器参数整定方法1单回路内胆温度控制系统结构与组成课程目标2单回路内胆或夹套温度系统特点和设计单回路温度2方法63必做设计控制系统实课程目标3单回路内胆或夹套温度系统调节器参数验3整定方法通道特性对1控制通道特性、扰动通道特性对课程目标控制质量影控制质量影响73必做综合3响研究2不同扰动位置对控制质量的影响1串级控制系统的结构与特点2串级控制系统的投运与参数的整定方法课程目标串级控制系83必做设计3扰动分别作用于副对象和主对象时对系4统设计实验统主控制量的影响1单、双闭环比值控制系统的原理与结构组成课程目标比值控制系932仪表比值系数的计算必做设计4统设计实验3双闭环比值控制与单闭环比值控制选择1传输纯滞后的形成课程目标2对系统温度、流量系统动态性能的影响滞后控制系3课程103必做设计3纯滞后温度、流量控制系统PID调节器统设计实验目标4的参数整定方法必做课程目标1前馈-反馈控制系统的原理与结构前馈反馈控42前馈补偿器的设计与调试方法113设计制系统设计3前馈-反馈控制系统参数的整定与投运实验

四、达成目标的途径和措施《过程控制专业实验》课程为独立设课实验课程，采用按照设计性实验要求，完成实验前预习，实验中的数据及时记录，实验后数据分析通过实验前多媒体教学，分组实验完成液位、温度、流量模拟对象的测试法建模，单回路控制系统设计及参数整定，复杂控制系统设计培养学生自主设计实验方案、进行参数设置、分析控制性能能力，实现提高分析和解决实际工业对象控制问题的能力

（1）实验前，通过教学提出本次实验基本任务及下次实验预习要求按照设计性实验要求，提出本次实验的智能仪表特性测试、建模要求、控制指标等，给出下次实验的预习要求

（2）实验中，学生之间通过相互协作，相互讨论实施完成实验，提高团队协作能力对实验中的数据进行对比分析讨论，对实验结果进行初步判断，提高实验数据理解和分析能力通过学生互动或者与教师交流，及时讨论解决实验中问题，提高学生自主学习和解决实际问题能力

（3）实验后，教师对实验方案和实验数据进行讨论评判，对实验结果进行验收，并给出一定数量的思考题加深学生对实验目的的理解

五、考核方法及成绩评定表3考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准没到课该中国计量大学学生课程实验签以点验实验到课情况次成绩为平时成绩考核细则到0实验操考核实验中相互协作中，对实验熟练程度过程20%实验指导书作和实验贡献率进行评分考核实验报集中考核在各实验中的实验方案、40%实验指导书告成绩参数设置、数据处理上的掌握程度期考核对实验目的，实验数据分析及思考题末的理解分析程度以实验报告形式，验证试卷参考答案和评分标40%考查成绩考对实验方案、参数设置、数据处理上的正准核确性表4课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准实验操作成绩A实验报告成绩B课程目标1讲授，实验期末考试成绩C

10.6目标达成度=（02X4+

0.4X且+

0.4x2）x且A BCl N°0课程目标2讲授，实验实验操作成绩A

0.6实验报告成绩B期末考试成绩C2目标达成度=

0.2xA0,4xA0,4xa A++x4B°C2N°0实验操作成绩A实验报告成绩B课程目标3讲授，实验

0.6期末考试成绩C3目标达成度=

0.2x—+

0.4x—+

0.4x—x—A B°Cl N实验操作成绩A实验报告成绩B期末考试成绩C4课程目标4讲授，实验

0.6目标达成度=iA八，B八/C

4、N

0.2x—+

0.4x—+

0.4x——x—A B°C4N0注试卷中，课程目标1总分Clo,课程目标2总分C2，课程目标3总分C3o,课程目标4总分C4;0试卷中，学生实际获得的课程目标1分数C1，课程目标2分数C2,课程目标3分数C3,课程目标4分数C4；No到课总次数，N实际到课次数，Ao为实验操作总分，Bo为实验报告总分

六、推荐教材与主要参考书1推荐教材《过程控制设计性专业实验指导书》，自动化教研室自编2主要参考书邵裕森，戴先中编，《过程控制工程》，机械工业出版社，2008年第2版李国勇编著，《过程控制工程》，电子工业出版社，2012年第2版金以慧主编，《过程控制》，清华大学出版社，2006年姚铭编，《过程控制实验教程》，厦门大学出版社，2008。