【投影】：控制系统开环控制系统认真听讲，打开书本，浏览102页
3引导学生对“控制系统”有初步理解
（3分钟）由教材中控制例子、前大家欣赏的汽车零部动作控制例子介绍入手引导学生探究共同的特征？
显然它们都是由若干环节构成，为研究方便我们可以将这些子环节整体看成一个控制系统。每个系统必有输入与输出
师生归纳、抽象出以上活动的特征回忆控制环节，思考问题答案
理解一个输入信号必对应着一个输出信号
4教师主导具体分析开环控制系统工作过程及控制框图
实物→框图
（8分钟）具体研究二个控制系统实例：
由无锡最近爆发的自来水“蓝藻”事引出对于有井的农户设计水箱定时进水控制电路的需求。分析“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程及控制框图
实物整体展示、主要部介绍、工作过程实物演示并介绍、控制框图产生、学生结合框图模仿描述控制工作过程
特点：输出量不对控制产生任何影响
这种控制系统就叫开环控制系统理解“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程及控制框图
参与讨论回答问题
学生为主师生共同分析“芝麻开门”例子
框图→实物
（7分钟） 【投影】：控制系统 开环控制系统 认真听讲，打开书本，浏览102页 3 引导学生对“控制系统”有初步理解 （3分钟） 由教材中控制例子、课前大家欣赏的汽车零部件动作控制例子介绍入手引导学生探究共同的特征？
显然它们都是由若干环节构成，为研究方便我们可以将这些子环节整体看成一个控制系统。每个系统必有输入与输出
师生归纳、抽象出以上活动的特征 回忆控制环节，思考问题答案 理解一个输入信号必对应着一个输出信号
4 教师主导具体分析开环控制系统工作过程及控制框图 实物→框图
（8分钟） 具体研究二个控制系统实例：
由无锡最近爆发的自来水“蓝藻”事件引出对于有井的农户设计水箱定时进水控制电路的需求。分析“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程及控制框图
实物整体展示、主要部件介绍、工作过程实物演示并介绍、控制框图产生、学生结合框图模仿描述控制工作过程
特点：输出量不对控制产生任何影响 这种控制系统就叫开环控制系统 理解“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程及控制框图 参与讨论回答问题
5 学生为主师生共同分析“芝麻开门”例子 框图→实物
（7分钟） 第二个实例是《一千零一夜》中的故事“芝麻开门”（给出图片） 引导学生自己分析并得出“芝麻开门”开环控制系统的工作过程及控制框图
由学生演示并描述“芝麻开门”模拟控制电路 猜想“芝麻开门”的奥秘（联系现有知识与经验）---有那几个控制环节
学习设计“芝麻开门”控制框图 6 抽象出开环控制系统的一般框图
（3分钟） 由两个实例控制框图导出一般框图 开环控制系统特征：
系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递 学习开环控制系统的一般框图 7 创意联想 讨论设计
（4分钟） 引导学生分析：
1 、生活中还有哪些开环控制系统？
2 、你能根据今天所学知识解决一些生活中的实际问题吗？
提供问题情景，引出天亮告知器、近视预防台灯的设计需求，完成小发明框图设计 师生共同讨论“天亮告知器、近视预防台灯”控制的工作过程：
创设问题情景、提出解决问题的思路、分析工作过程得到控制框图。 1 、创设生活中实际需求的情景
2 、剖析开环控制应用后的好处
3 、认识开环控制系统是生活生产中最常用的方式。
第五篇：《过程控制系统》教学大纲《过程控制系统》课程教学和考试大纲
一、教学基本要求
本课程主要包括三个方面的内容：实验方法对过程控制系统建模、过程检测控制仪表选型和工业过程控制系统工程设计的基本原理和基本设计方法。通过对本课程的学习，具体要求如下：
1、 了解过程控制发展概况、特点和过程控制系统的组成及分类。
2、 掌握用实验方法（阶跃响应和脉冲响应）建立过程数学模型的基本思路和方法；理解自平衡能力和无自平衡能力对象的有关概念，掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法，了解最小二乘建模方法。
3、 了解检测仪表的分类、选型和过程控制仪表基本原理。理解过程变量检测和过程控制仪表的基本概念，掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基本方法；了解PID调节器基本原理和构成。
4、 掌握过程控制系统的各种工程设计方法，重点掌握单回路控制系统和串级控制系统的工程设计方法；掌握其它复杂控制系统的设计方法；了解先进过程控制系统。
二、教学内容及要求
1、过程控制系统的基本概况
（一）教学内容 1) 过程控制发展概况 2) 过程控制的特点
3) 过程控制系统的组成及其分类
（二）教学要求
教学要求是：本章简要介绍过程控制系统发展概况、组成、分类和特点，使学生在学习后续各章内容之前，先对过程控制系统的总体情况有一个概要了解。达到了解过程控制发展经历的几个阶段的特点、理论基础、主要仪表和系统的基本结构；了解 过程控制的特点；了解过程控制系统的组成及其分类；了解“过程控制工程”课程的性质和任务。
重点是：过程控制系统的组成；过程控制系统的分类方法；过程控制系统的主要性能指标。
2、过程控制系统建模
（一）教学内容
1) 被控过程的数学模型类型和表示方法 2) 有自平衡过程和无自平衡过程 3) 机理分析法建模
4) 试验法建模（阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法） 5) 最小二乘法建模
6) 试验法建模的计算机编程实践
（二）教学要求
教学要求是：了解过程建模的基本概念和被控过程的数学模型类型和表示方法；理解有自平衡过程和无自平衡过程的物理意义；掌握有自平衡能力和无自平衡能力对象的机理分析建模方法；理解并熟练掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法的各种基本算法和验证条件；理解掌握最小二乘建模方法；能够利用MatLab或者其它编程语言实现单容或多容对象试验法建模中的几种算法（计算法、两点法、面积求系数方法）的计算机仿真实践。
3、过程检测和控制仪表
（一）教学内容
1) 过程变量检测的基本概念和检测方法
2) 五大类参数检测与变送的传感器分类、特性及工作原理 3) 检测仪表的选型原则和方法 4) 过程控制仪表的分类与基本特性
（二）教学要求
教学要求是：了解过程变量检测的基本概念和检测方法，能够计算仪表的精度和利用精度要求进行仪表选型；理解五大类参数检测与变送的传感器分类、特性及工作原理；掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基本方法；了解过程控制仪表的分类。
4、单回路过程控制系统的工程设计
（一）教学内容
1) 过程控制系统的工程设计要求和设计步骤 2) 单回路控制系统方案设计和分析 3) 检测、变送器选择
4) 执行器（调节阀）选择，主要包括：执行器（调节阀）的基本组成、分类和气动执行器工作原理；气动执行器的理想和工作流量特性；执行器（调节阀）的选型原则和内容
5) 控制器选择，主要包括：DDZ-III型PID调节器的基本构成和工作原理，PID控制规则的主要作用和基本形式；PID调节器选择（调节规则；正反作用；参数整定） 6) 过程控制系统的投运和控制器参数整定 7) 单回路控制系统的工程实例分析
（二）教学要求
教学要求是：了解工业过程中单回路控制系统设计的一般要求和设计步骤，以及过程系统设计的主要内容和针对工程实际进行的安全防护措施；理解单回路控制系统方案设计基本内容和性能指标，熟练掌握被控量和控制量的选择原则，能够对过程进行静态和动态分析，掌握被控过程各种参数对系统特性和被控量、控制量的选取影响；了解检测、变送器的选择原则，并进行简单计算选取；理解执行器（调节阀）的基本组成和分类，掌握气动执行器的基本结构和工作原理，理解和掌握执行器的四类理想流量特性曲线、特点和应用场合，熟练掌握实际工程应用时串联和并联的工作流量特性，并根据过程控制系统要求分析和确定工作流量特性和理想流量特性，了解调节阀的结构型式和材料选择。熟练掌握根据过程控制系统要求分析和确定工作流量特性和理想流量特性；理解PID控制规律对系统性能的影响、应用场合和控制规律的选择原则；了解过程计算机控制系统的组成和特点，掌握模拟合数字PID控制算法；了解控制系统的投运，熟练掌握几种常用的控制器参数工程整定方法；能够按照上述单回路控制系统的设计内容和要求，针对实际过程控制系统进行单回路控制系统的方案设计和各种设备的选型。
5、串级控制系统工程设计
（一）教学内容
1) 串级控制系统的基本结构和工作过程 2) 串级控制系统的特点与性能分析 3) 串级控制系统的设计 4) 串级控制系统运行和参数整定 5) 串级控制系统的工业应用范围
（二）教学要求
教学要求是：了解串级控制系统的基本组成和串级控制系统的工作过程；掌握串级控制系统的特点，能够针对实际工艺生产工程进行串级控制系统的设计，画出设计图、方框图，实现仪表选型、控制器选型、调节阀选型等分析；理解串级控制系统的工业应用范围；熟练掌握串级控制系统的设计要求、设计内容和串级控制系统调节器的参数整定方法，能够针对实际过程系统进行串级控制系统的主回路、副回路的选择和各种设备的选型。
6、复杂过程控制系统
（一）教学内容 1) 前馈控制系统 2) 大滞后补偿控制 3) 比值控制 4) 分程与选择性控制 5) 多变量解耦控制
（二）教学要求
教学要求是：理解前馈控制系统的特点和针对的实际过程的应用情况，掌握前馈控制系统的典型结构，理解前馈控制系统的应用范围和了解前馈控制系统的参数工程整定方法；理解大滞后补偿控制基本思想，掌握常规大滞后控制方案，理解大滞后过程的Smith预估补偿控制思想，熟练掌握Smith预估补偿控制器的设计和系统分析；理解比值控制系统的基本概念，了解比值控制系统的控制方案和比值控制的设计与参数整定；理解分程与选择控制系统原理与设计，了解分程与选择控制系统工业应用；理解多变量解耦控制的基本概念，掌握相对增益的定义和计算，能够实现复杂控制通道的选择，了解解耦控制系统的设计方法、稳定性和解耦简化等问题。
三、考核及成绩评定方式
本课程考核方式为闭卷笔试，考试时间为2个小时，卷面满分85分，课程设计和平时成绩15分。平时成绩包括作业成绩、实验成绩。
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