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XuetangX

过程控制

Wuhan University of Science and Technology via XuetangX

Overview






过程控制是自动化技术的重要分支之一,广泛应用于石油化工、冶金、电力、轻工、制药等工业领域中。 过程控制的被控对象是工业生产中表征连续性物流变化的信息量,比如温度、压力、流量、液位、成分等。随工业生产工艺及各生产企业具体情况的不同,这些被控对象的动静态特性不同,控制需求也各不相同,为此产生了各种不同的控制方法和控制装置,形成了各式各样的过程控制系统。

本课程从过程控制的任务出发,围绕过程控制系统的组成,对相关理论和技术进行介绍,具体包括:数学建模、过程控制系统的设计、PID调节、串级控制、特殊控制、补偿控制和多变量系统分析与解耦控制。

课程在进行专业知识传授的同时,结合过程控制的专业特点,注重学生如下能力的培养:

(1) 工程意识。以使学生树立工程思想、掌握工程概念、具备工程思维为产出结果,通过大量工程实例引发学生对各种工业生产过程中复杂工程问题的认知、使其从中发现相关控制问题、学会依据控制理论、结合实际工程需求和客观条件分析工程问题、解决工程问题。

(2) 理论和应用相结合。将控制理论的概念和方法嵌入到过程控制工程应用背景下,通过整合、协调理论和应用的教学内容,采用澄清、总结归纳和启发等教学方法,力求使学生控制概念清晰、理论基础扎实、实践应用能力强,且能举一反三。

(3) 动手能力。 通过MATLAB仿真实例的讲解引导学生开展过程控制MATLAB仿真编程和调参。这些仿真涉及过程控制系统数学建模、PID调节、串级控制、各种复杂控制和先进控制,有验证、设计、分析等多种类型,在帮助学生加深对过程控制相关理论的认知和理解,加强过程控制系统设计和分析能力的同时,也能提高其编程能力和解决实际问题的能力。




Syllabus

  • 第一章 概述
    • 1.1 过程控制的概念
    • 1.2 过程控制系统的组成
    • 1.3 过程控制的特点
    • 1.4 过程控制的进展
  • 第二章 过程控制系统建模方法
    • 2.1 数学建模
    • 2.2 机理建模
    • 2.3 测试建模
  • 第三章 过程控制系统设计
    • 3.1 过程控制系统的设计
    • 3.2 确定控制变量与控制方案
    • 3.3 过程控制系统的检测和变送装置
    • 3.4 过程控制系统的执行机构
  • 第四章 PID调节原理
    • 4.1 PID调节概述
    • 4.2 P调节
    • 4.3 I调节
    • 4.4 D调节
    • 4.5 PID调节及MATLAB仿真
    • 4.6 数字PID
    • 4.7 PID参数的工程整定
  • 第五章 串级控制
    • 5.1 串级控制概述
    • 5.2 串级控制的特点
    • 5.3 串级控制系统的设计
    • 5.4 串级控制的应用
  • 第六章 特殊控制方法
    • 6.1 特殊控制-比值控制
    • 6.2 特殊控制方法-均匀控制
    • 6.3 特殊控制方法-分程控制
    • 6.4 特殊控制方法-选择控制
  • 第七章 补偿控制
    • 7.1 补偿控制的结构
    • 7.2 前馈补偿控制原理
    • 7.3 前馈补偿案例及MATLAB仿真
    • 7.4 Smith预估补偿原理
    • 7.5 Smith预估补偿的MATLAB仿真
  • 第八章 关联分析与解耦控制
    • 8.1 多变量系统的关联
    • 8.2 相对增益的概念
    • 8.3 多变量系统的关联分析
    • 8.4 解耦方法概述
    • 8.5 解耦控制系统设计
  • 期末考试

    Taught by

    Xiaoyu Liu

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