华南理工大学工业自动化仪表与过程控制课程考试大纲（课程代码：02299）

目录

 Ⅰ课程性质与设置目的要求

《自动化仪表与过程控制》是广东省高等教育自学考试工业自动化（独立本科段）专业必考的专业课，是为了培养和检验自学应考者对自动化仪表与过程控制系统的基本概念、基本原理、基本知识与基本技能的理解而设置的一门基础专业课。

《自动化仪表与过程控制》这门课程设置的宗旨是为了适应企业广泛兴起和迅速发展的企业信息化、现代化需要，为了满足社会对现代化过程控制系统的技术人才和管理人才以及市场服务人才的迫切需要。相对于其他课程，自动化仪表与过程控制具有明显的实践性、科学性与操作性特征，其典型特点内在地决定了该课程明显有别于其他的课程，因此，在考试命题中应充分体现本课程的性质和特点。

设置本课程的目的要求是：使自学应考者能够较全面、系统地学习掌握自动化仪表与过程控制系统的概念、基本原理和基本分析方法，掌握过程控制系统的建模理论、设计方法，明确过程控制系统的被控制对象、被控量、调节器和执行器以及检测装置等主要环节，以保证过程控制系统达到工业要求的动态和静态性能指标；同时，较为娴熟地运用相关的基本知识和技能，培养理论知识扎实、实际操作能力过硬的技术人才和管理人才。其侧重点就在于着力培养应考者的实际应用技能，以适应企业现代化发展的需要，满足社会对企业技术人才的迫切需求。

本课程重点（或难点）章为：第一章、第二章、第三章、第四章、第六章；次重点章为：第七章、第八章；一般章节为：第九章。

 Ⅱ课程内容与考核目标

一、考试基本要求

要求应考者理解和掌握自动化仪表与过程控制系统的基本知识、基本原理和基本技能，能运用自动化仪表与过程控制系统的相关知识、理论、方法进行企业实际控制对象的研制与开发，具备分析问题和解决问题的基本能力。

第一章绪论

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应了解自动化仪表与过程控制的基础概念、基本知识、基本结构、基本特点、评价指标、应用领域和过程控制系统发展的阶段与趋势；并能够结合实际应用说明过程控制系统在现实工业企业中的应用。

二、考试内容

1. 过程控制系统组成和分类

1）、过程控制系统的组成

2）、过程控制系统分类

1. 过程控制的分类和特点

1）、过程控制系统的分类

2）、过程控制的特点

1. 过程控制的系统品质指标

1）、静态指标

2）、动态指标。

1. 过程控制的发展概况

1）、过程控制发展阶段

2）、过程控制系统个阶段特征

3）、过程控制的任务和要求

三、考核知识点

过程控制的基本概念

过程控制的分类和特点

过程控制的系统品质指标

过程控制的发展状况

四、考核要求

1、过程控制的基本概念

1）、识记：过程控制的定义、概念、任务和作用。过程控制系统的组成以及其特点。

2）、领会：过程控制系统的工作原理的方框图。

2、过程控制的种类和特点

1）、领会：过程控制的特点，过程控制系统的分类方法以及各类系统之间的区别。

2）、简单应用：典型过程控制系统在实际生产过程中的结合。

3、过程控制的系统品质指标

1）、识记：过程控制的静态、动态指标。

2）、领会：过程控制系统指标与自动控制系统指标的区别。

4、过程控制的发展概况

1）、识记：过程控制发展阶段标志。

2）、领会：过程控制系统个阶段特征。

第二章被控过程的数学模型

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应全面了解被控过程的数学模型，掌握理论法建模、实验法建模以及混合法建模的基本理论及各方面的内容；并能结合典型实例应用建立数学模型方法在现实中的应用加以应用。

一、考试内容

1. 过程控制基本概念

2. 单容对象的动态特性

1）、单容对象

2）、单容自衡过程

3)、无自衡过程

1. 双容对象的动态特性

1）、双容对象

2）、多容自衡过程

3）、双容无自衡过程

1. 对象特性的实验测试方法

1）、对象调节通道特性

2）、由阶跃响应曲线获取特征参数

3）、由矩形脉冲求取阶跃响应曲线

1. 用相关统计法辩识过程数学模型

二、考核知识点

1、过程控制基本概念

2、单容对象的动态特性

3、双容对象的动态特性

4、对象特性的实验测试方法

5、用相关统计法辩识过程数学模型

三、考核要求

1、过程控制基本概念

1）、识记：过程控制数学模型的目的和两种描述形式。

2）、领会：过程控制系统的数学模型。

2、单容对象的动态特性

1）、领会：单容自衡过程和无自衡过程数学模型的建模方法。

2）、简单应用：单容过程机理建立数学模型的方法。

3、双容对象的动态特性

1）、领会：双容和多容自衡过程和无自衡过程数学模型的建模方法。

2）、简单应用：多容过程机理建立数学模型的方法。

4、对象特性的实验测试方法

1）、领会：用响应曲线实验测定过程数学模型的建模方法。

2）、简单应用：响应曲线方法建立数学模型。

5、用相关统计法辩识过程数学模型

1）、领会：用相关统计方法辩识过程数学模型的建模方法。

2）、简单应用：随机信号的统计描述辩识过程数学模型。

第三章检测变送仪表

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应该掌握被控过程主要被控制参数的检测、变送、传输的检测元件的原理、变送器机构和功能等特征，并重点掌握各类现场被控制参数检测仪表的应用场合和选择准则。

一、考试内容

1. 过程检测概述

2. 差压变送器

1）、DDZ-III型差压变送器

2）、差动电容变送器

3）、微型化压力变送器

1. 温度检测与变送

1）、检测的温度元件

2）、DDZ温度变送器

3)、微型化温度变送器

1. 流量检测与变送

1）、差压式流量计

2）、靶式流量计

3）、浮子流量计

4）、容积式流量计

5）、涡轮流量计

6）、电磁流量计等

1. 液位检测与变送

2. 成份、物性检测与变送

1）、成份检测及其静态和动态特性

2）、物性检测及其静态和动态特性

二、考核知识点

1、过程检测概述

2、差压变送器

3、温度检测与变送

4、流量检测与变送

5、液位检测与变送

6、成份、物性检测与变送

三、考核要求

1、过程检测概述

1）、识记：过程控制测量的误差。

2）、领会：过程控制系统的性能指标、变送器的调整、测量仪表的要求等。

2、差压变送器

1）、领会：DDZ-III型差压变送器、差压检测元件的工作原理和变送

2）、简单应用：DDZ差压变送器、差动电容变送器、微型化压力变送器

3、温度检测与变送

1）、领会：温度检测元件的工作原理和温度变送

2）、简单应用：DDZ温度变送器、微型化温度变送器

4、流量检测与变送

1）、领会：流量检测元件的工作原理和压力和流量变送过程。

2）、简单应用：差压式流量计、靶式流量计、浮子流量计、容积式流量计、涡轮流量计、电磁流量计等

5、液位检测与变送

1）、领会：液位检测元件的工作原理和变送过程。

2）、简单应用：浮力式液位变送器、静压式液位变送器等

6、成份、物性检测与变送

1）、领会：成份检测、物性检测及其静态和动态特性。

2）、简单应用：物性检测的一些方法。

第四章过程控制仪表

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应掌握客户服务质量管理的相关概念，重点理解客户服务质量管理的基本原则，以及进行客户服务质量管理的基本方法。

一、考试内容

1. DDZ-III型调节器

1）、比例控制调节器

2）、比例积分控制调节器

3）、比例微分控制调节器

4）、比例积分微分控制调节器

1. 改进型调节器

2. 执行器

3. 电气转换器和阀门定位器

1）、电气转换器

2）、阀门定位器

二、考核知识点

1、DDZ-III型调节器

2、改进型调节器

3、执行器

4、电气转换器和阀门定位器

三、考核要求

1、DDZ-III型调节器

1）、识记：比例控制、比例积分控制、PD与PID控制

2）、领会：控制器的基本形式和特性

2、改进型调节器

1）、识记：改进PID方法

2）、领会：PID改进形式

3、执行器

1）、识记：气动薄膜调节阀、电动执行机构的结构、分类

2）、领会：气动薄膜调节阀的选用、电动执行机构分类

4、电气转换器和阀门定位器

1）、识记：电气转换器和阀门定位器的原理

2）、领会：电气转换器和阀门定位器作用和特点

第六章单回路控制系统的设计

一、学习目的与要求

通过本章学习，重点了解单回路控制系统设计原则、分析内容、计算参数等内容，理解单回路控制系统整定的方法和系统投运的方法。

一、考试内容

1. 系统设计概述

一般要求、总体设计、控制方案、基本方法、设计步骤、设计内容、若干问题

1. 简单控制系统方案设计

2. 参数选择、测量和变送、执行器选择、控制规律选择、执行器作用确定

3. 单回路系统整定

理论计算整定法、工程整定法、计算机仿真

1. 单回路系统投运

2. 单回路系统设计原则整定应用举例

二、考核知识点

1、系统设计概述

2、简单控制系统方案设计

3、单回路系统整定

4、单回路系统投运

5、单回路系统设计原则整定应用举例

三、考核要求

1、系统设计概述

1）、识记：一般要求、总体设计

2）、领会：控制方案、基本方法、设计步骤、设计内容、若干问题

2、简单控制系统方案设计

1）、领会：参数选择、测量和变送、执行器选择

2）、综合应用：控制规律选择、执行器作用确定

3、单回路系统整定

1）、领会：理论计算整定法

2）、简单应用：工程整定法、计算机仿真

4、单回路系统投运

1）、领会：准备工作

2）、综合应用：系统投运

5、单回路系统设计原则整定应用举例

1）、领会：单回路系统原则

2）、综合应用：单回路系统设计

第七章提高控制质量的控制系统

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解串级控制系统和前馈控制系统、大时延控制系统的结构、特点、设计方法、应用特点等内容，重点理解串级系统系统整定和大时延控制系统补偿的技巧和方法。

一、考试内容

1. 串级控制系统

1）、串级控制系统概念

2）、特点及应用场合

3）、方案设计

4）、系统整定

1. 前馈控制系统

1）、前馈控制系统概念

2）、前馈控制系统分类

3）、系统整定

1. 大时延控制系统

1）、大时延控制系统概念

2）、常规控制

3）、预测估计补偿控制

4）、采样控制

二、考核知识点

1、串级控制系统

2、前馈控制系统

3、大时延控制系统

三、考核要求

1、串级控制系统

1）、识记：串级控制系统概念、特点及应用场合

2）、领会：方案设计、系统整定

3）、综合应用：串级控制系统实现

2、前馈控制系统

1）、领会：前馈控制系统概念、类型、特点

3、大时延控制系统

1）、领会：常规控制、

2）、综合应用：预测估补偿控制器设计、采样控制设计

第八章 满足特定要求的过程

一、学习目的与要求

通过本章学习，应该了解为满足工业企业现场特殊应用对象的特定需求，运用比例控制、均匀控制、分程控制实现应用对象的特殊功能，同时对特定要求的系统进行设计、整定与投运也要基本掌握。

一、考试内容

1. 比例控制系统

2. 均匀控制系统

3. 分程控制系统

二、考核知识点

1、比例控制系统

2、均匀控制系统

3、分程控制系统

三、考核要求

1、比例控制系统

1）、识记：比例控制系统分类、结构、特点及应用场合

2）、领会：方案设计、比例系数计算、系统整定

3）、综合应用：比例控制系统设计、系统整定

2、均匀控制系统

1）、领会：均匀控制系统概念

1）、识记：均匀控制系统分类、结构、特点及应用场合

3、分程控制系统

1）、领会：分程控制系统概念

2）、识记：分类控制系统类型、特点、应用场合

第九章先进控制系统

一、学习目的与要求

通过本章学习，掌握目前过程控制应用中先进的控制系统，重点掌握模糊控制系统、集散控制系统的基本概念、结构、功能和特点。

一、考试内容

1. 模糊控制系统

1）、模糊控制器设计

2）、系统实现

1. 集散控制系统

1）、硬件结构

2）、集散控制系统软件

3）、组态字及其输入法

4）、软件组态方法及应用

5）、网络通讯和拓扑结构

6）、工程化设计及其实施

二、考核知识点

1、模糊控制系统

2、集散控制系统

三、考核要求

1、模糊控制系统

1）、领会：模糊控制器概念

2）、标识：模糊控制器结构、功能、特点

2、集散控制系统

1）、领会：集散控制系统概念、结构、特点

2）、识记：集散控制系统结构、功能[硬件结构（过程控制级、控制管理级、生产管理和经营管理级）、软件功能（组态字及其输入法、软件组态方法及应用）、网络通讯(LAN拓扑结构、通信协议、数据通讯) ]、特点

 Ⅲ有关说明与实施要求

一、本课程的性质及其在专业考试计划中的地位

自动化仪表与过程控制是自动化专业必修的一门专业技术基础课。该课程以控制理论为基础，面向工业企业连续生产过程的理论、分析、设计、控制与应用，是深入掌握工业企业现代化生产设备的关键。

二、本课程考试的总体要求

本课程的学习要求掌握自动化仪表与过程控制系统的理论分析和实际应用，课程考试既要考核知识，又要考核能力。因此，在系统掌握本课程的基础知识和基本原理的基础上，注重运用基础知识和基本理论分析和解决实际问题，做到理论联系实际，提高分析和解决实际问题的能力。

本课程的基本知识和基本原理包括本大纲所列出的考核点，在自学中注意各知识点、基本原理的比较，综合和归纳，及其之间的联系和区别。同时要注意分析工业企业实际对象存在的问题。

本大纲规定的考试内容每章先概述全篇的自学要求、考试内容，然后列出本章的考核知识点，再对考核知识点提出不同认识能力层次要求。本大纲各章规定的自学要求、考核知识及考核知识点的知识细目都是考试内容。

本大纲的考核要求分为“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”四个层次，具体含义为：

识记：能正确认识和表述科学事实、原理、术语和规律，知道该课程的基础知识，并能进行正确的选择和判断。

领会：能将所学知识加以解释、归纳，能领悟某一概念或原理与其他概念或原理之间的联系，理解其引申意义，并能做出正确的表述和解释。

简单应用：能用所学的概念、原理、方法正确分析和解决较简单问题，具有分析和解决一般问题的能力。

综合应用：能灵活运用所学过的知识，分析和解决比较复杂的问题，具有一定解决实际问题的能力。

三、关于自学教材

指定教材：《过程控制仪表及控制系统》林德杰等编著，机械工业出版社，2012年6月第2版。

四、自学方法指导

 1、自学考试内容覆盖较广，因此自学应考者必须注意全面、系统地学习，切忌猜题、押题。

 2、分析和解决实际问题的能力的提高，必须在基本知识、基本理论的指导下。因此，要注重概念、基础知识和基本理论的学习，在此基础上注意联系实际，分析实际问题。

 3、自学考试是终结性考试，自学应考者应具有一定的综合应用知识的能力。本大纲对考核知识点及知识点下的知识细目所提出的具体要求，不要以为一道试题只考核一个知识点，有时还可能综合考核多个知识点。因而在学完各章后，应及时对概念、基础知识和基本理论进行归纳，注意它们之间的联系和区别，并注意综合应用的训练。

 4、本大纲分考试大纲说明、各章考试内容、考核知识点、考核要求，自学应考者必须全面阅读。

五、关于命题考试的若干要求

 1、本课程的命题考试，应根据本大纲所规定的考试内容和考试目标来确定考试范围和考核要求，不要任意扩大或缩小考试范围，提高或降低考核要求。考试命题要覆盖到大纲所列各章，并适当突出重点章节，体现本课程的内容重点。

 2、本课题在试题中对不同能力层次要求的分数比例，一般为：识记占20%，领会占30%，简单应用占30%，综合应用占20%。

 3、试题要合理安排难度结构，试题难易度可分为易、较易、较难、难四个等级，每份试卷中，不同难易度试题的分数比例，一般为：易占20％，较易占30％，较难占30％，难占20％。必须注意，难题的难易度与能力层次不是一个概念。

 4、本课程考试试卷采用的题型，一般有：单项选择题、填空题、简答题、计算题、综合题。各种题型的具体形式可参加本大纲附录。

 5、本课程的考试形式为闭卷笔试，考试时间为150分钟

附录：题型举例

一.单项选择题

1、过程控制系统必须由（          ）、调节阀、被控制过程、测量变送单元等四个环节组成。

A、调节机构     B、调节器     C、放大器     D、智能仪表

二.填空题

1、过程控制系统的分类方法很多，按照系统结构特点分类：（1）、（2）、（3）、。

三.简答题

1、怎样正确选用温度检测仪表？

四.计算题

1、若用弹簧管压力表测量某仪容器的压力，工艺要求其压力为：1.3±0.08Mpa，现可供选择的弹簧管压力表精度有1.0、1.5、2.0、及4.0级；可供选择的量程有0 ~ 1.6、0 ~ 2.5及0 ~ 4.0 Mpa，试选择弹簧管压力表的量程及精度等级？

五.综合题

1、某干燥器如下图所示，干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。夹套内通入的是经列管式加热器加热后的热水。为了提高干燥速度，要求对干燥温度θ进行严格的控制。试求：

1)如果控制参数、被控制参数，应采用何种控制方案，为什么？

2)画出控制流程图。（3分）