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課程名稱：過程控制系統設計

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

復習的總體要求

《過程控制系統設計》是一門將控制理論、過程生產工藝、儀器儀表知識、系統設計方法相結合的綜合性應用課程。本課程要求學生了解過程控制系統的組成及性能指標，掌握被控過程的特性與建模方法，領會測量變送器、執行器和PID控制器的組成、工作原理和選型原則，完成簡單和復雜過程控制系統的設計和整定，實現典型過程控制應用案例的分析和設計。

復習內容

知識點

1、過程控制概述：過程控制的特點和任務;過程控制系統的分類;過程控制的性能指標要求;

2、控制儀表：控制儀表的分類;PID控制規律及特點;PID控制器的應用;

3、執行器：執行器的分類;調節閥的結構和工作原理;調節閥的結構特性和流量特性;調節閥的選型原則;

4、被控過程的數學模型：數學模型的作用和建模方法;機理建模法的原理和建模過程;階躍響應曲線法建模的原理和方法;

5、簡單控制系統的設計與整定：簡單控制系統的組成;簡單控制系統設計的基本要求和設計步驟;被控參數、控制變量、控制器調節規律和正反作用的選擇;控制器參數的衰減頻率特性整定法;控制器參數的工程整定法;

6、串級控制系統的設計：串級控制系統的結構和工作原理;串級控制系統的特點;串級控制系統的設計原則和控制器參數的整定方法;

7、前饋控制系統的設計：前饋控制的原理和特點;靜態和動態前饋的設計方法;前饋與反饋復合控制系統的設計;

8、大滯后控制系統設計：Smith預估控制的結構和原理;Smith預估控制的特點分析;改進的Smith預估控制的應用;

9、比值控制系統的設計：比值控制系統的種類;比值系數的計算;比值控制的實現方法;

10、分程控制、均勻控制和選擇性控制系統的設計：分程控制、均勻控制和選擇性控制的工作原理、適用場合和設計原則;

11、解耦控制系統設計：相對增益的定義、作用、計算和應用;解耦控制器的設計;解耦控制的近似實現;

12、典型過程控制應用案例的分析與設計：大型火電機組熱工控制系統的分析與設計;精餾塔控制系統的分析與設計。

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、系統基本組成和分類;

2)掌握控制裝置的使用：正確選擇檢測裝置、控制器和執行器;

3)掌握對象建模的方法：根據設計需要，用機理建模法或工程測試法對被控對象進行建模;

3)掌握簡單控制系統的設計和整定：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，畫出控制系統的管道儀表圖和方框圖，確定調節閥的氣開/氣關類型和控制器的正反作用，選擇合適的PID控制規律，進行控制器參數整定。

4)掌握復雜控制系統的設計：根據對象特性和控制要求的不同，選擇串級、前饋、Smith預估、比值、均勻、分程、選擇、解耦控制等控制方案，畫出控制系統管道儀表圖和方框圖，確定調節閥的氣開/氣關類型和控制器的正反作用，選擇PID控制規律，說明整定方法;

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