过程控制系统及工程 绪论 信息学院自动化系：李大字 Email:lidz@mail.buct.edu.cn
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课程性质 控制理论与控制工程 直接服务于工业生产过程的工程性技术 考试课 硕士研究生初试课程、 复试（面视）的主要内容 教学进程
课程性质 控制理论与控制工程 直接服务于工业生产过程的工程性技术 考试课 硕士研究生初试课程、 复试（面视）的主要内容 教学进程
过程控制发展概况 早期 一千多年前：铜壶滴漏计时器、指南车（中国西汉时期开环 前馈)、各种天文仪器。十八世纪：风车定向装置(1750年) 蒸汽机调速装置(1784年) 30年代 黑箱子时期：凭经验，配仪表 (经典控制理论1代+2代)1948年：N.Viener发表《控制论》 50年代 仪表化阶段：发展仪表硬件，基地式仪表（控制系统） 主要是单回路控制系统 W.R.Evans提出根轨迹法，钱学森发表《工程控制论》 60年代 发展阶段（现代控制理论，第3代） 单元组合仪表，电动、气动 ①化工动态学（建立数学模型）②计算机发展 ③PD控制和复杂控制：（串级、比值、前馈、均匀、选择等） ④全局设计观念 教学进程
过程控制发展概况 过程控制发展概况 早期 一千多年前：铜壶滴漏计时器、指南车（中国西汉时期-开环 前馈）、各种天文仪器。十八世纪：风车定向装置（1750年） ，蒸汽机调速装置（1784年） 30年代~ 黑箱子时期：凭经验，配仪表 (经典控制理论 1代+2代) 1948 ) 1948年：N. Wiener N. Wiener发表《控制论》 50年代~ 仪表化阶段：发展仪表硬件，基地式仪表（控制系统） 主要是单回路控制系统 W. R. Evans W. R. Evans提出根轨迹法，钱学森发表《工程控制论》 60年代~ 发展阶段（现代控制理论，第3代） 单元组合仪表，电动、气动 ①化工动态学（建立数学模型） ②计算机发展 ③PID控制和复杂控制：(串级、比值、前馈、均匀、选择等） ④全局设计观念 教学进程
过程控制发展概况 70年代》 微电子技术的发展-〉计算机控制 DDC (Direct Digital Control) DCS(Distributed Control System) PD控制及高级算法：推断，预测，自适应，最优 大系统理论（第4代） 80年代≈ 多级优化控制 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) CIPS (Computer Integrated Process System) FCS(Field-bus Control System) 智能控制理论（第4代)：模糊控制、神经网络控制、专家控 制、遗传算法、灰色理论 教学进程
过程控制发展概况 过程控制发展概况 70年代~ 微电子技术的发展 --〉计算机控制 DDC（Direct Digital Control) Direct Digital Control) DCS(Distributed Control System) istributed Control System) PID控制及高级算法：推断，预测，自适应，最优 大系统理论（第4代） 80年代~ 多级优化控制 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) CIPS (Computer Integrated Process System) CIPS (Computer Integrated Process System) FCS (Field FCS (Field-bus Control System) bus Control System) 智能控制理论（第4代）：模糊控制、神经网络控制、专家控 制、 遗传算法、灰色理论 教学进程
过程控制发展概况 自动化发展的两个特点 ●任务的需要、理论的开拓、 技术手段的进展 。一门综合性的技术 教学进程
过程控制发展概况 过程控制发展概况 自动化发展的两个特点 自动化发展的两个特点 ●任务的需要、理论的开拓、 任务的需要、理论的开拓、 技术手段的进展 技术手段的进展 ●一门综合性的技术 一门综合性的技术 教学进程
本课程的研究对象与任务 控制理论 仪表与计算机 过程控制系统 化学工程与工艺 综合与分析 任务：生产过程自控方案的设计 两个环节：实验、工程设计 教学进程
本课程的研究对象与任务 本课程的研究对象与任务 控制理论 仪表与计算机 过程控制系统 化学工程与工艺 综合与分析 任务：生产过程自控方案的设计 两个环节：实验、工程设计 教学进程
基本概念 ●过程(Process) -生产过程 历经一段时间 一般工业生产 伴随物质能量变化 ●过程(Process)的特点 连续过程(Continuous Process) 批量（间歇）过程(Batch Process) 离散过程(Discrete Process). 流程工业(Flow Manufacturing Industry) 离散制造业(Discrete Industry) 教学进程
基本概念 ●过程（Process Process）--生产过程 历经一段时间 一般工业生产 伴随物质能量变化 ●过程（Process Process）的特点 连续过程(Continuous Process) 批量（间歇）过程(Batch Process) 离散过程(Discrete Process) 流程工业(Flow Manufacturing Industry) 离散制造业(Discrete Industry) 教学进程
基本概念 ●过程控制(Process Control) 针对连续或半连续（间歇）过程中的温度、压 力、流量、液（物）位、化学成分（如含氧 量)、物性参数（如粘度、融溶指数）等变量 而实现的自动控制系统，称为过程控制。 ●被控参数种类 温度 压力 流量 液位 成分 (氧含量，产品组份等) 物性（粘度，干点，冰点等） 教学进程
基本概念 ●过程控制(Process Control Process Control） 针对连续或半连续（间歇）过程中的温度、压 针对连续或半连续（间歇）过程中的温度、压 力、流量、液（物）位、化学成分（如含氧 力、流量、液（物）位、化学成分（如含氧 量）、物性参数（如粘度、融溶指数）等变量 量）、物性参数（如粘度、融溶指数）等变量 而实现的自动控制系统，称为过程控制 而实现的自动控制系统，称为过程控制。 ●被控参数种类 温度 压力 流量 液位 成分（氧含量，产品组份等） 成分（氧含量，产品组份等） 物性（粘度，干点，冰点等） 物性（粘度，干点，冰点等） 教学进程
基本概念 ●过程控制领域 石油化工： 输油、炼油、乙烯、合成橡胶、合成氨 电力： 火电几 治金： 治金加热炉，热处理炉 生化： 啤酒，制药 轻工： 食品，漂染 环境： 水处理，大气监测 其它： 农业，养殖业 米 我国的控制工程相对落后 教学进程
基本概念 ●过程控制领域 石油化工：输油、炼油、乙烯、合成橡胶、合成氨 石油化工：输油、炼油、乙烯、合成橡胶、合成氨 电力： 火电厂 冶金： 冶金加热炉，热处理炉 冶金加热炉，热处理炉 生化： 啤酒，制药 轻工： 食品，漂染 环境： 水处理，大气监测 水处理，大气监测 其它： 农业，养殖业 我国的控制工程相对落后 教学进程
第1章 单回路反馈控制系统 1.1单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4控制阀的选择 1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择 1.7系统的关联及其消除方法 1.8单回路系统的投运和整定 实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究
第1章 单回路反馈控制系统 单回路反馈控制系统 1.1 单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4 控制阀的选择 1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择 1.7 系统的关联及其消除方法 1.8 单回路系统的投运和整定 实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究