《集散智能控制技术》课程教学标准
 
一、课程概述
制订院校
苏州市职业大学
学院（系部）
电子信息工程学院
课程名称
集散智能控制技术
课程代码
 
K12
 英文名称
Distributed Intelligent Control Technology
适用专业
电气自动化技术、智能控制技术及相关专业
总学时
56
课程性质
标准化课程   个性化课程    其他
学  分
3.5
是否双语
否
课程简介
本课程是电气自动化技术专业培养方案中的一门专业核心课程，主要培养学生的工业控制系统的集成、安装、调试、运行、维护、管理等职业能力，满足集散控制系统组建、仪表选型与参数调整、控制系统设备安装、系统调试以及计算机控制系统的初步设计等典型工作任务的需要。
课程地位
本课程作为一门技术应用型的职业技术能力课程，在课程体系上注重先修课程《电工电路基础》、《电子技术基础》、《控制工程基础》、《智能检测与传感技术》、《PLC应用技术》、《工业数据通信与控制网络》等课程中所学知识在本课程中的融会贯通，采用循序渐进的方式，从对象特性获取，到仪表特性分析及应用技术，从简单控制系统的设计维护到复杂控制系统的分析应用、由环节模块到系统整体分析组建实现，从易及难，逐步建立起集散控制实现的概念。为后续实践环节、《毕业设计》等和培养学生的工程应用能力打下良好的基础,达到培养学生具有分析问题和解决问题的能力。
课程学习目标
知识目标
●熟悉集散控制系统的概念、基本组成，熟悉过程控制系统的概念、组成、术语、方块图表示及基本控制方式；
●熟悉常用温度、压力、流量和液位等控制对象特性测试及数学模型的建立方法；
●熟悉过程控制系统的典型环节及其传递函数、环节基本组合方式及方块图等效变换；
●熟悉过程控制系统传递函数的概念、运用方块图等效变换求取传递函数的方法；
●熟悉过程控制系统微分方程分析法及拉氏变换的运用，学会运用拉氏变换对照表求解系统的过渡过程表达式并进行质量指标的计算；
●熟悉PID控制规律的特点、应用场合，学会合理选择PID控制规律与正反作用的方法；
●熟悉复杂控制系统的工作原理及应用，如串级控制系统、比值控制系统；
●具备常用检测、控制仪表的选用、安装、调校及维护能力；
●初步掌握系统的投运和控制器参数的工程整定方法；
●学会一种组态软件的使用，具备一定的计算机监控工程实际应用能力。
能力目标
●具有良好的职业道德和职业素养；
●具有安全、节能和环境保护意识；
●具有工艺控制流程图绘制、分析和应用能力；
●具有自动化设备安装调试、系统故障排除与维护管理能力；
●对典型生产设备的自动控制系统具有测试、分析、技术改造的能力；
●运用组态软件设计、调试、监控各类工业生产过程的能力。
素质素养目标
●具有良好的与人合作能力；
●具有良好的自我学习能力；
●具有随机应变能力；
●具有良好的创新能力；
●具有良好的诚信品质和责任意识。
课程学习形式
内容介绍以集散控制系统的概念、过程控制系统的基本概念、数学模型、系统分析、单回路控制系统、复杂控制系统为主线，采用线上、线下混合式教学模式，精简理论知识，老师布置任务，学生通过题库等进行任务探究、训练，学为主，教为辅，做中练，练中学。
注：1.对相近多专业使用本课程的，应分别予以描述。
    2.对于有项目教学模块的课程填写本表；对于以项目教学为主体的课程另填。
 
二、课程内容和学时分配
序号
单元名称
主要教学知识点
学习目标
及能力要求
学习情境
学时
1
 
绪论
 
1.计算机控制系统的概念、分类及发展方向；
2.集散控制系统的概念、基本组成、特点。
 
1.能对计算机控制系统形成自己的认知；
2.了解工业集散控制系统分类、组成、特点、及控制性能指标；
3.有对新技术主动探究的意识。
环境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学，熟悉计算机控制系统、集散控制系统的概念、组成及特点等。
 
4
2
过程控制系统的基本概念
1.人工控制与自动控制的概念；
2.过程控制系统的概念、发展概括、任务、分类、特点、方块图表示、术语；
3.过程控制系统的基本控制方式；
4.过程控制仪表的分类、发展；
5.过程控制系统的过渡过程、对过程控制系统的基本要求。
 
1.了解过程控制系统的概念、各术语的含义；
2.熟悉过程控制系统的方块图表示、根据方块图表述系统的工作原理、理解各术语的含义；
3.熟悉开环控制、闭环控制及复合控制等控制方式；
4.熟悉过程控制系统稳态、动态等概念及稳定性、准确性、快速性要求。
环境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学，结合电脑Matlab/Simulink仿真。
资源：①各知识点微课视频；②PPT素材等。
8
3
过程控制系统的数学模型
1.数学模型的概念、建立数学模型的目的及步骤；
2.一阶、二阶被控对象数学模型的建立方法、介绍；
3.拉氏变换的概念、定理及拉氏变换对照表的应用；
4.过程控制系统的典型环节及其传递函数、环节基本组合方式及方块图等效变换；
5.过程控制系统传递函数的概念、运用方块图等效变换求取传递函数的方法；
6.自衡对象、无自衡对象介绍及被控对象数学模型的实验测取。
1.能够建立被控对象的数学模型；
2.能熟练运用拉氏变换的定理、熟练使用拉氏变换对照表、能运用拉氏变换求取与对象的微分方程式相对应的传递函数；
3.熟悉过程控制系统的六种典型环节及各环节的传递函数；
4.能运用方块图等效变换求取控制系统的传递函数；
5.了解对象动态特性的辨识意义和测取方法。
环境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学，结合Simulink仿真认识过程控制系统的典型环节、传递函数、环节的基本组合方式等、初步了解一阶、二阶对象的动态特性。
资源：①各知识点微课视频；②PPT素材等。
20
4
过程控制系统的分析
1.Matlab/Simulink软件使用介绍、实训；
2.过程控制系统的微分方程分析法；
3.一阶、二阶过程控制系统的过渡过程；
4.过渡过程质量指标介绍及评定；
5.过程控制系统稳定的条件及稳定性判断方法、稳定裕度的概念；
6.控制规律的概念、双位控制以及比例、积分、微分控制规律的特点及其组合的特点介绍；
7.仿真分析比较比例、积分、微分控制规律及其组合应用于温度控制系统的控制效果。
1.能运用Matlab/Simulink进行一阶、二阶系统在单位阶跃信号作用下的过渡过程；
2.能根据对象的微分方程数学模型并利用拉氏变换对照表求取、分析对象的过渡过程；
3.掌握衰减比、超调量等质量指标；
4.能判断控制系统是否稳定；
5.熟悉P、I、D控制规律及其组合的特点并能运用Simulink软件分析比较各控制规律作用于同一系统的效果。
环境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学，结合Simulink仿真。STMP-1000设备中包含STMP-1000仿真软件、储罐液位控制系统等模型。
资源：①各知识点微课视频；②PPT素材等。
活动：①线上话题讨论；②线下分组实操。
 
 
16
5
单回路控制系统
1.单回路控制系统的结构组成、工作原理、分类及特点；
2.控制规律的选择方法、原则；
3.被控对象、控制器、变送器及控制阀正反作用确定方法及步骤；
4.控制器PID参数整定的概念、常用方法；
5.被控变量、操纵变量及执行器的选择；
6.被控对象静态特性、动态特性对控制质量的影响；
7.简单控制系统的投运、工程实施。
1.熟悉单回路控制系统的工作原理；
2.能根据被控对象特性、类别选择相应的控制规律；
3.能根据被控对象的工艺等要求确定控制阀选型（气开阀、气关阀）及控制器的正、反作用；
4.熟练运用衰减曲线法等工程整定方法；
5.了解被控对象静态参数、动态参数对控制质量的影响；
6.能在单回路控制系统设计时正确选择被控变量、操纵变量等；
7.掌握简单控制系统的投运、工程实施。
环境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学，结合Simulink仿真。STMP-1000设备中包含STMP-1000仿真软件、换热器温度控制系统等模型。
资源：①各知识点微课视频；②PPT素材等。
活动：①线上话题讨论；②线下分组实操。
 
8
6
串级、比值、前馈控制系统
1.串级控制系统的结构认识、基本组成、工作原理、术语及设计分析；
2.串级控制系统主、副控制器控制规律的选择及正反作用方式的确定；
3.单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统；
4.前馈控制系统的结构形式、工作原理、作用及应用实施、参数整定。
 
1.熟悉串级控制系统的工作原理及能进行实际应用；
2.熟悉串级控制系统主、副控制器控制规律的选择及正反作用方式的确定；
3.熟悉比值控制系统的工作原理及能进行实际应用；
4.熟悉前馈控制系统的工作原理及应用；
5.熟悉由前馈控制与反馈控制构成的复合控制的工作原理。
 
境：线上网络课程，线下与STMP-1000设备组合案例教学。STMP-1000设备中包含STMP-1000仿真软件、换热器温度控制系统等模型。
资源：①各知识点微课视频；②PPT素材等。
活动：①线上话题讨论；②线下分组实操。
 
合计
 
56
 
三、课程教与学的策略
教学方法
1.项目导向、任务驱动教学法。教学过程中坚持工学结合，以任务驱动的学生技能学习，学生结合题库进行任务探究、训练。选取典型任务，涵盖相关知识点。注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及创新思维与技术综合应用能力。
2.现场教学法。在实训场所进行现场教学，理论与实践有机结合，进行一体化教学，增强学生的感性认识，建立控制系统的现场感，提高学生的理解能力，易于学生掌握较抽象的知识点。
3.“教、学、练、做”四位一体教学法。坚持采用教、学、练、做四位一体教学法，边讲边学，边学边练，边练边做，讲、学、练、做相互交叉，学做合一、理实一体，使学生具有坚实的理论知识和过硬的实践技能。
4.线下线下相结合的教学模式。线上网络课程学习、交流和分析相结合，线下讨论、汇报和实操为主，使师生良好互动与技术媒体的信息良好展示得以充分的融合。
教学手段
1.网络教学穿插全程。课前学生在线自主学习、互动交流和学习分析，课中通过学习平台调用资源、互动交流和成果分享，课后巩固学习、互动交流和经验分享。
2.充分利用网络资源。学生可通过在微知库智能控制技术专业教学资源库下载本课程相关教学资源进行学习。
3.充分利用实训设备、仿真软件。采用实操法在实训装置实际设计组建，运行调试；采用Simulink、Smpt-1000仿真软件等辅助学习工具。
教学设计
本课程根据项目创设项目情境，以学生为中心进行项目任务教学，学生以小组为单位进行团队组织和学习，讨论研究。在教学中坚持老师：问 引 点 导，学生：疑 思 知 练，教学互动，螺旋上升。从而让学生能够知识的理解并运用。
四、课程资源
【推荐参考教材】王爱广.过程控制技术[M].北京：化学工业出版社，2012
王树青.工业过程控制工程[M].北京：化学工业出版社，2003
【其他参考资料】马昕,张贝克.深入浅出过程控制-小锅带你学过控[M].北京：高等教育出版社，2013
【仪器设备与教学技术】集散智能控制技术实训室（有讲课区、讨论区、实训区）、多媒体设备、白板、黑板；计算机等。
 
五、课程绩效评价考核
考核点
成绩比例
建议考核方式
过程评价
知识点学习
30%
完成每个知识点资源学习任务
在线讨论
20%
参与教师发起讨论、自主发起讨论，积极分享
在线测验
10%
完成约5次在线测验
作业提交
20%
在线提交5次作业（作品照片或源文件）
结果评价
期末测试
20%
课上参与讨论和汇报（小组交叉记录）
合计
100%
 
 
 
制订人：赵成
 
2020年2月14日