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課程名稱：過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

參考書目：王再英、劉淮霞、彭倩編著. 《過程控制系統(tǒng)與儀表》(第2版)，機(jī)械工業(yè)出版社，2020年 。

復(fù)習(xí)的總體要求

《過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門將控制理論、過程生產(chǎn)工藝、儀器儀表知識、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的綜合性應(yīng)用課程。本課程要求學(xué)生了解過程控制系統(tǒng)的組成及性能指標(biāo)，掌握被控過程的特性與建模方法，領(lǐng)會測量變送器、執(zhí)行器和PID控制器的組成、工作原理和選型原則，完成簡單和復(fù)雜過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整定，實(shí)現(xiàn)典型過程控制應(yīng)用案例的分析和設(shè)計(jì)。

復(fù)習(xí)內(nèi)容

知識點(diǎn)

1、過程控制概述：過程控制的特點(diǎn)和任務(wù);過程控制系統(tǒng)的分類;過程控制的性能指標(biāo)要求;

2、控制儀表：控制儀表的分類;PID控制規(guī)律及特點(diǎn);PID控制器的應(yīng)用;

3、執(zhí)行器：執(zhí)行器的分類;調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和工作原理;調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特性和流量特性;調(diào)節(jié)閥的選型原則;

4、被控過程的數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型的作用和建模方法;機(jī)理建模法的原理和建模過程;階躍響應(yīng)曲線法建模的原理和方法;

5、簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與整定：簡單控制系統(tǒng)的組成;簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和設(shè)計(jì)步驟;被控參數(shù)、控制變量、控制器調(diào)節(jié)規(guī)律和正反作用的選擇;控制器參數(shù)的衰減頻率特性整定法;控制器參數(shù)的工程整定法;

6、串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理;串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn);串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和控制器參數(shù)的整定方法;

7、前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：前饋控制的原理和特點(diǎn);靜態(tài)和動態(tài)前饋的設(shè)計(jì)方法;前饋與反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì);

8、大滯后控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：Smith預(yù)估控制的結(jié)構(gòu)和原理;Smith預(yù)估控制的特點(diǎn)分析;改進(jìn)的Smith預(yù)估控制的應(yīng)用;

9、比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：比值控制系統(tǒng)的種類;比值系數(shù)的計(jì)算;比值控制的實(shí)現(xiàn)方法;

10、分程控制、均勻控制和選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：分程控制、均勻控制和選擇性控制的工作原理、適用場合和設(shè)計(jì)原則;

11、解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：相對增益的定義、作用、計(jì)算和應(yīng)用;解耦控制器的設(shè)計(jì);解耦控制的近似實(shí)現(xiàn);

12、典型過程控制應(yīng)用案例的分析與設(shè)計(jì)：大型火電機(jī)組熱工控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì);精餾塔控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。

考核要求

1)理解和掌握過程控制的基本概念：過程控制的特點(diǎn)、系統(tǒng)基本組成和分類;

2)掌握控制裝置的使用：正確選擇檢測裝置、控制器和執(zhí)行器;

3)掌握對象建模的方法：根據(jù)設(shè)計(jì)需要，用機(jī)理建模法或工程測試法對被控對象進(jìn)行建模;

3)掌握簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整定：分析對象特性和控制要求，選擇被控量和控制量，確定主要擾動信號，畫出控制系統(tǒng)的管道儀表圖和方框圖，確定調(diào)節(jié)閥的氣開/氣關(guān)類型和控制器的正反作用，選擇合適的PID控制規(guī)律，進(jìn)行控制器參數(shù)整定。

4)掌握復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：根據(jù)對象特性和控制要求的不同，選擇串級、前饋、Smith預(yù)估、比值、均勻、分程、選擇、解耦控制等控制方案，畫出控制系統(tǒng)管道儀表圖和方框圖，確定調(diào)節(jié)閥的氣開/氣關(guān)類型和控制器的正反作用，選擇PID控制規(guī)律，說明整定方法;

5)掌握大型火電機(jī)組負(fù)荷控制、給水控制、蒸汽溫度控制和燃燒控制的基本任務(wù)和對象特性，根據(jù)控制要求畫出控制系統(tǒng)的管道儀表圖和方框圖，分析系統(tǒng)的控制原理;掌握精餾塔的控制任務(wù)和對象特性，根據(jù)控制要求畫出控制系統(tǒng)的管道儀表圖和方框圖，分析系統(tǒng)的控制原理。