过程装备与控制工程

1. 过程装备与控制工程专业的发展历史

我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。自成立以来，已曲曲折折地走过了近50年的路程。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。

1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。

化工学院中一般都设有化工机械系。例如，华东化工学院在1952年建校初期的三个系分别为无机工业系、有机工业系和化工机械系。化工机械系中设有化工机械专业。在1957年增设了化学工程学专业。1958年又增设了化工机械制造和化工自动控制两个专业。在恢复研究生招生后，华东化工学院和浙江大学的化工机械专业成为全国首批硕士点和博士点，定名为化工过程机械专业。

早期的化工机械专业基本上是化工的底子再加上机械。60年代以后化学工程专业兴起，促使不少老学校对化工机械专业淡化了化工的基础。与此同时，西方压力容器技术的空前发展又为化工机械专业展现了一个崭新的、广阔的空间。各校根据自身条件形成了各自的特

色。有些学校以研究压力容器为主，有些学校继续拓展过程设备的研究或化工机器的研究。

英美国家的化工系一般分成两个专门化方向：一部分搞工艺，一部分搞设备。当时按照苏联的模式，化工与机械并重。既要读机械系的机械课程，又要读化工系的化工课程。专业课要修化工设备课程，但其中化工机械的内容较少。因为苏联有两个专业：化工机械和机械设计制造。

1954年，请来了苏联专家杜马什涅夫，在大连工学院讲学。杜马什涅夫(ДОЦЕНТ)是莫斯科化工机械学院副教授。全国各校选派了12位教师和10位研究生去进修，重新修订教学计划。进修班人员认为，不能盲目照抄苏联课程。他们考察了大连、吉林等地的苏联援建项目。由大连工学院出面，召集了天津大学、浙江大学、华东化工学院等校教师与杜马教授一起制定我国第一份化工机械专业的教学计划。

我国的化工机械专业并不是完全苏联模式的翻版，它还吸纳了欧美国家化工和机械专业的特点：

（1）从美国、英国回来的老一辈教授主持了学科建设。

（2）美国麻省理工（MIT）单元操作和英国压力容器技术在课程体系中有所反映。

2.化工机械专业的培养目标

培养的化工机械毕业生要做什么工作？当时的思路是化工厂需要大量能够从事化工设备运转的工程技术人员，包括设备的采购、安装、维护及零配件管理等方面的工作。主要是应该有一定的设计能力。从教学角度，大学不宜教授运转、维修，应该教授设计，教授原理和原则。设备与机器的关系是以设备为主，以机器为辅。因为设备是非定型的，需要设计，而机器是定型的，只要会选用就行。

容器、塔器、换热器、反应器等属于设备，机器有干燥机、离心机、破碎机、过滤机等。后来把破碎机去除了，把它们归到了矿山机械中去。学生的毕业设计主要做蒸馏塔、吸收塔等的设计。杜马认为这是符合中国实际的。

化工机械专业的第一轮教学计划，从1954年到1955年酝酿，到1956年形成，矛盾很多，化工的味道很重。大家认为化工原理一点不能少，有人认为分量上还要超过化工类专业。

从1952年专业调整以来，化工专业有两种类型：工艺类和机械类。对于工艺类专业，化学课程很多，而机械课程不多。化工厂从中试到投产，化工问题谁来管？很多人认为要由化工机械专业来管，包括从管道设计到进料、出料等。

1956年教育部与各部委联合成立了教材编审委员会，要编自己的教材。同时，教育部在北京石油学院等院校又增加了一批化工机械专业。这样，全国的化工机械专业增加到十几所院校。

教材编审委员会第一件事是编写教学计划。化工机械专业存在着三大矛盾：

·化工机械，究竟是化工还是机械？

·设备与机器，究竟以设备为主，还是以机器为主？

·设计与制造中，究竟是以设计为主，还是以制造、安装、维修为主？

当时大多数人认为，教学以设计为主，但是培养目标是为企业培养运行和维修工程师。在化工机械专业的培养目标中是不包括化工机械制造的。1958年苏联专家撤离后，一些高校结合中国实际，建立了化工机械制造专业，但到1962年调整时又取消了。因为胃口太大，铸、锻、焊都有，样样齐全，但是样样都不精，后来自生自灭了。始终有人认为，这个专业是“化而不机”，“化”懂得多，“机”懂得少，理论力学、材料力学、机械原理、机械零件按照机械类专业讲授，而化工原理、物理化学等按照化工类专业讲授，学生负担很重。在当时，由于化工部分配不到机械专业的毕业生，所以这类学生的需求还是大幅度上升。大家认为要培养化工系统自己的机械工程师。

化工机械专业在当时十分吃香，全盛时期在1958年、1959年，华东化工学院当时有6个本科班，4个专修班，成为学校最大的专业。针对化工机械专业“化而不机”的状况，加强了机械，削减了化工的分量，减少了化工原理与物理化学的课程，增加了“泵和压缩机”及“化工机械制造”，这样，在原来的塔器、换热器等分量不变的情况下，增加

了机械的内容。本质上是培养化工厂的机械师。设计院也是化工机械毕业生的一条出路。化工机械的毕业生好在懂化工，工艺专业的小样图可以看得懂，可以讨论，可以修改。

化工机械专业根据社会的需求，从50年代起步，经过20年的“文革”，再到80年代的鼎盛时期，直至90年代信息技术的发展，演变为“过程装备与控制工程”专业，在发展过程中走过了不少弯路。“文革”时期全盘否定理论的作用，“文革”后又把加强理论变成了最重要的拨乱反正目标。经过20年的摇摆，提出了新的方向，在不断发展的一轮轮教学计划、大纲和统编教材中得到了较好的反映。

3.化工机械专业加强了教学内容

80年代初重建化工机械专业教学指导委员会时，许多学校已开始招收化工机械专业硕士生。当初懂化工的化学工程专业已经成为很大的专业。化工机械专业要加强机械，教育内容要现代化。专业课内容大膨胀。压力容器、化工设备、化工机器及化工机械制造这四门课独立设课，又增加了断裂力学、有限元分析等课程，进一步削弱了化工、加强了机械，内容趋于现代化。专业课程大膨胀，如压缩机从原来的18学时增加到80学时。学生的负担越来越重。后来增加了自动控制及仪表。80年代以来，化工机械专业学生的出路一直很好。

在教学内容方面，乙烯车间是很典型的例子。重点还是车间机械师，维护日常运行、备件管理。他们的知识面要宽，但不一定要很深。既要面对当前的化工厂继续运行，又要面对现代化的计算机智能化控

制。以前曾统计过化工厂，工艺师与机械师的比例为1：4。工艺不会经常变，而设备问题很多，每年要换零配件。化工厂的运行，机械师的任务比工艺师多。

当时的问题是，懂压缩机的人不懂编程，懂编程的人不懂压缩机，懂自动控制和仪表的人不懂化学反应。企业需要既懂工艺又懂设备和控制的复合型人才。这一要求就历史性地落在化工机械专业的身上。

4.化工机械专业在专业调整中获得了新生

90年代末期，我国经历了建国以来最大规模的专业调整。从1000多个专业，合并成500多个专业，又从500多个专业，减少为249

个专业。在这次大规模的专业调整中，化工部化工机械教学指导委员会做了大量的工作。在广泛调研的基础上，分析了国内外化工类和机械类高等教育的现状、存在的问题和未来的发展，向教育部提出了把原“化工设备与机械”本科专业改造建设为“过程装备与控制工程”本科专业的总体设想和专业发展规划建议书，于1998年3月获得教育部的正式批准。在新的专业目录中，更名为“过程装备与控制工程”专业，归入机械学科教学指导委员会。

教育部在2001年第11号文件“关于成立2001－2005年教育部高等学校有关科类教学指导委员会的通知”中，机械学科教学指导委员会下设五个教学指导分委员会：

·机械设计制造及其自动化专业指导分委员会；

·材料成型及控制工程教学指导分委员会；

·工业设计教学指导分委员会；

·过程装备与控制工程专业教学指导分委员会；

·机械基础课程教学指导分委员会。

这样，化工机械专业得到保留，并把它拓宽为“过程装备与控制工程”专业，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。此后，一批院校利用原有相近专业（如真空技术及设备、粮食机械、轻工机械、食品机械、造纸机械、制药机械等等）的办学条件，也纷纷成立了“过程装备与控制工程”专业，使全国具有该专业的院校由1998年的43所发展至2003年的72所，大大加强了该专业的培养规模，扩大了该专业的专业内涵、覆盖领域和影响力。

二、过程装备与控制工程的专业内涵

1998年进行的专业调整，教育部将化工机械专业更名为过程装备与控制工程专业。

本专业不是一个独立的学科，实际上是将机械工业和控制工程经发展和改造，使之能服务于过程工业，它的发展与相关行业的发展密切相关。

本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过

程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成，而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。而要保证每个设备直至整个装备能正常运行，必需对其流程性参数进行严格的控制，如压力、温度、流量、液位、浓度等。因此，与其相关的行业包括：工艺过程（化工，石油化工，食品，制药，轻工等），机械设计及制造（机械设计，机械制造，工程材料等），以及装备的控制（重点在流程性参量，不同于机械行业的位置、位移和速度的控制）。

在研究生的招生目录中，过程装备与控制工程专业的主干一级学科归入动力工程及工程热物理。二级学科为化工过程机械。

动力工程及工程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。动力工程及工程热物理学科在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。在长期发展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、控制科学及计算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身独立的理论体系和实践范畴，为国民经济的可持续发展提供了良好的基础和前提。它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科

学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。特别在环境及现代高新技术中处于支撑学科的地位。同时，本学科又反过来受到极大的推动与促进，获得突飞猛进的发展。动力工程及工程热物理是国民经济发展的支柱，是一切生产活动和科学、文化活动的驱动力，是社会日常生活的必要保证。能源与材料、信息一起，组成了现代社会发展的三大基本要素。动力工程与工程热物理应用于交通、工业、农业、国防领域，与人类生活、生产密切相关，并成为现代科学技术水平的综合体现，同时又几乎与所有的科学技术领域密切有关，推动人类利用能源与现代动力技术的发展。

化工过程机械学科主要研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等过程工业中处理气、液和粉体等流程性材料必需的设备与技术。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控；压力容器及管道的设计、制造和安全保障的技术研究；过程设备的腐蚀、损伤与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究，等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的、涵盖多种学科的交叉型二级学科。流体力学、热力学、粉体力学、燃烧学、传热学、传质学等工程热物理和化工过程原理的科学基础为本学科的重要理论基础。

二级学科——过程装备与控制工程，是在化工机械专业基础上发展起来的，后相继并入炼油机械、轻工与食品机械，又增加了生物化工、精细化工和核电工业等方面的内容，使学科的内涵和深度有了很大的

发展。它和相关的其他二级学科有着相同的学科基础和内在联系，并和其他一级学科如机械工程、化学工程与技术、轻工技术与工程、食品科学与工程、材料科学与工程、环境科学与工程等学科相互交叉与渗透。

过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。这些过程设备包括传质设备（如精馏、吸收设备等）、传热设备（如换热器、加热炉等）、流体设备（如泵、压缩机等）、反应设备（如化学、生化反应器等）、粉体加工设备（如粉碎、造粒、输送设备等）及热力设备（如制冷、空调设备）等。这些设备及它们的有效组合，就构成了过程装备。过程装备的高效运行，不仅取决于构成生产装备的各个单元设备的性能以及这些单元设备的组合方式，而且取决于对单元设备及成套装置的控制水平。应用先进的计算机技术、传感技术、信息技术及控制理论，对生产过程及设备实行实时监控与自动控制，使处于最运行状态，是过程工业装备发展的一个重要方向。因此，过程装备与控制工程，是一个融“过程”、“机械”和“控制”为一体，将“化工”、“机

械”和“信息”学科紧密结合而形成的“化—机—电”一体化的多科型、交叉型专业。

过程装备与控制工程的主要研究内容包括：过程装备设计与制造，高效节能装备的开发，成套装置的开发与设计，成套工程，设备结构及强度理论，过程安全理论、技术与装备，流程参数控制理论与技术，制冷技术与装备，粉体理论与技术等。

过程装备与控制工程专业的应用领域非常广泛，例如化工、石油化工、能源、轻工、制药、制冷、动力、环保、生化、食品、机械、劳动安全，等等。

过程装备与控制工程专业在国民经济和社会发展中起着极其重要作用。首先，石油化工、能源、动力是国家的支柱产业，而过程装备与控制工程是这些产业的支柱，这些行业的发展以工艺过程为先导，以先进的装备和控制技术为保障；其次，环境工程、生物工程等新兴产业的发展，必须以过程装备和控制技术为前提；第三，我国的石油化工装备经历了成套设备引进，主体设备引进、辅助设备国产化，核心设备引进、配套设备国产化等阶段。每一发展阶段，都凝结着过程装备与控制工程专业人员的心血。今后还会经历技术引进、成套设备国产化、全盘国产化和技术设备出口等阶段，该专业仍将起到不可替代的作用。

从传统的观点来看，过程装备可以包括以下几大类，这就是以前的化工机械的定义：

(1) 流体动力过程及设备——包括遵循流体力学诸规律的过程，如流体的输送与增压，气相与液相非均一系的分离，液体的搅拌等。所用的设备有泵、压缩机、管路、旋风分离器、沉降槽、过滤机、离心机等。

(2) 传热过程及设备——包括遵循传热诸规律的过程，如传热、蒸发等。所用的设备有热交换器、蒸发器、工业炉等。

(3) 传质过程及设备——包括遵循传质诸规律的过程，如干燥、蒸馏、吸收、萃取、结晶等。所用的设备有回转圆筒设备、干燥机、塔式设备、萃取器、结晶器等。

(4) 热力过程及设备——包括遵循热力学诸规律的过程，如冷冻、深度冷冻等。所用的设备有冷冻机、气体分离设备等。

(5) 机械过程及设备——包括遵循固体力学诸规律的过程，如固体的粉碎、过筛、运输、加料等。所用的设备有破碎机、筛子、运输机、加料器等。

(6) 化学过程及设备——包括遵循化学反应诸规律的过程，如氧化、硝化、水解、聚合等。所用的设备有反应锅、固定床和流动床的接触反应器等。

从上述内容可以看出，凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业，均属于过程工业，而不仅仅是化学工业。过程工业，或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备，均属于过程装备。

在上述这些过程中，包括了相应的控制要求，如对流量的控制、对温度的控制、对压力的控制、对液位的控制等等。

在学科调整、拓宽专业的新形势下，将“化工机械”专业拓宽为“过程装备与控制工程”专业已是形势的要求、改革的要求和市场的要求。

三、本学科专业相关的行业现状与发展趋势

1. 相关的行业现状

与本专业相关的行业有化工、制药、轻工、食品、真空、机械制造等行业。

1) 我国的经济进入了新的快速增长区间。2003年GDP已经突破11万亿元，达到116694亿元。人均国内生产总值突破了1000美元，达到1090美元。经济的快速增长导致对人才的大量需求。

2)“十五”期间机械工业重点发展四大领域为：重大技术装备领域，汽车产品领域，农业装备领域，基础产品领域。其中，重大技术装备领域与农业装备领域均与“过程装备与控制工程”专业息息相关。

3) 我国的化学工业(包括石化工业)经过50多年的建设，特别是“七五”、“八五”、“九五”三个五年计划的快速发展，已经具备相当规模和基础，目前已形成具有20多个行业、能够生产4万多种产品、门类比较齐全、品种大体配套的工业体系。

中国化学工业产值占国民经济总值的10%左右，化学工业本身又按原料来源及用途分类。以煤炭、化学矿、盐、生物质等为原料的传

统化工仍占全部化学工业的48%，新兴的石油天然气化工占20%，医药化工占17%，化学纤维占9%，日用化工占6%，中国化工总产值年均增长8%～9%。2001年产品销售收入6030万元，比上年增长8.64%。全国化工企业数万家。近年发展起来的合资企业已超过万家，总投资300亿美元，其中外资约占55%～60%。化工企业股票上市公司已近80家，加上石油和石化、化纤，达137家，占全国的12%左右。进出口贸易也增长较快。2001年进出口贸易为522亿美元，其中进口327.5亿美元，出口185亿美元，进口额占全国的14%左右。

4) 近两年建设或拟建的化工项目共有68项，其中有报价的51个项目的投资额包括：777.6亿元人民币，10.65亿美元，3.1亿欧元，300亿日元。其中：

①盐化工、氯化产品4项，投资11.356亿元。

②有机原料14项，其中10项投资16.85亿元。

③石油化工（含炼油）9项，其中7项投资606.78亿元，1.2亿美元。

④合成材料及其单体28项，其中20项投资116亿元，9.45亿美元，3.1亿欧元，300亿日元。

⑤煤化工2项，投资8.2亿元。

⑥无机物化工4项，其中2项投资7.96亿元。

⑦化肥、农药项目7项，其中6项投资达10.4亿元。

上述项目全部折合成人民币约为922亿元。如果按照每亿元投资需要500名员工，则可安排46.1万人就业。其中机械工程师与工艺工程师的比例为1:4。一般企业中，20％为工程技术人员。上述重大项目需要工程技术人员92000人。其中，需要懂得过程装备的技术人员为74000人。近两年中国家上马的化工行业重大项目所需的过程装备的人才已经超过了全国过程装备专业所能培养的人才的总数。

5) 2000年以来我国电力工业开始提速发展，2003年全国发电装机容量达到38450万千瓦，与2000年相比，增长了20.4％，但同期电力需求却增长40.4％。

到2020年，我国将实现经济翻两番，届时人均GDP超过1万美元。反映到能源领域，届时全国约需发电装机容量为8～9亿千瓦左右。目前国内已有装机容量是3.5亿千瓦，需要新增4.5～5.5亿千瓦，可见，我国未来20年能源领域将面临一系列挑战。在能源安全越来越上升到战略高度的今天，先进能源技术的开发已日益受到重视，预计未来核能、氢能、可再生能源将逐步发展并最终成为主要能源，电力将成为主要的终端能源。

国民经济的快速发展势必对专业人才产生更大的需求。

2.相关行业的某些发展趋势

(1) 信息服务业是新型工业化的强大动力源

信息化已经成为制造业发展的大趋势。信息技术的蓬勃发展不仅使电子信息产品制造业迅速崛起，而且深刻改造了钢铁、机械、纺织、化工、冶金等传统制造业的生产方式和经营理念。信息化技术由于集成了电子信息、自动控制、现代管理、先进制造等多项高新技术，促进产品设计的创新、企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，能有效提高劳动生产率，改善产品质量，降低生产成本，加快企业对市场需求的反应速度，极大地增强了制造业的竞争力。

(2) 人力资源是新型工业化的基础

资本技术密集型、高新技术产业和工业化过程中产业结构升级优化所需的人力资源，主要靠培养和引进全面发展的高素质人才来解决，这对教育、科技、信息、文化等全面提高人民素质和科技文化水平的服务部门提出了更高的要求。

(3) 新形势下现代服务业与制造业之间出现“耦合”现象

在当前经济发展中，服务业与制造业之间出现了相互融合的势头。这种融合更多地表现为服务业向制造业的渗透，特别是与生产过程相关的现代服务业直接作用于制造业的生产流程。尤其需要指出的是，随着专业化分工程度的深化和市场体系的完善，现代服务业在新型工业化中的作用将不断增强。从时间上计算，一个产品真正处于生产制造环节的时间只占少部分，大部分时间处在研发、采购、储存、运营、销售、售后服务等阶段，产业链条的运转更多依靠现代服务业。

目前，许多企业的生产与服务功能已经融合在一起，作业管理也从制造领域延伸到了服务领域，模糊了两者之间的界限，许多企业的经济活动甚至已由以制造为中心转向以服务为中心。制造与服务相融合已经成为现代企业在激烈市场竞争中的致胜法宝。在美国许多著名的制造业企业中，服务含量在整个产值和增加值中所占的比重越来越高，很难判断它是制造业企业还是服务业企业。例如，美国通用电气公司把服务渗透到了自己的日常作业管理之中，使企业的制造功能向服务功能转化，极大地增强了核心竞争力。通用电气公司的服务业收入已经达到总收入的2/3以上。

(4) 服务业国际转移成为重要趋势

近几年，在全球经济不景气的大背景下，跨国公司开始了新一轮全球产业布局调整。制造业的国际转移仍然是产业布局调整的重心，服务业向新兴市场国家转移的趋势也渐趋明显，成为新的热点。服务业国际转移表现为下述三个层面：一是项目外包，即企业把非核心辅助型业务委托给国外其他公司；二是跨国公司业务离岸化，即跨国公司将一部分服务业务转移到低成本国家；三是一些与跨国公司有战略合作关系的服务企业，如物流、咨询、信息服务企业，为了给跨国公司在新兴市场国家开展业务提供配套服务而将服务业进行国际转移，或者是服务企业为了开拓东道国市场和开展国际服务贸易而进行服务业国际转移。对于东道国而言，第二和第三层面的服务业国际转移都表现为服务业外商直接投资。

四、本学科专业质量、规模、结构、效益情况及其相互关系

目前，全国共有72所学校开设有这一专业，其中绝大多数学校在开设这一专业之前都有相关专业的办学背景，如以前有化机、炼油、造纸、食品、真空、制药等相关专业，但也有少数学校以前只有机械设计及制造专业的办学经验，其对过程工业的特殊性并不十分了解，办学基础较差，但这些学校往往是近年来在该专业上投资相对又是较多的，因此总的来说，各校的办学质量存在一定的差异。

本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足过程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干。本专业培养的学生，对于设计方面的能力较强，对于维修、故障诊断方面的能力较弱；对于设备方面的能力较强，对于控制方面的能力较弱。

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对于过程装备与控制工程的认识

我所认知的过控专业 过控163班黄可欣 1.过程装备与控制工程学习和要求我们掌握什么 2.过程装备与控制工程专业特点 3.大学的规划目标及对科研方向感兴趣的点 4.过程装备与控制工程的考研与就业 一．过程装备与控制工程学习和要求我们掌握什么 过程装备与控制工程专业学习的是对化工机器与化工设备及其系统的状态和工况进行监测，控制，结合现代自动化技术与化工机械，提高设备的效率。我们需要学习和掌握的是材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，主要包括力学，机械学，热加工工艺基础，自动化基础，制图，计算，测试等基础要求。 二．过程装备与控制工程专业特点 过程装备与控制工程是属于动力工程及工程热物理的一个二级学科，是国家目前相对关注的一个行业，传统的过程装备与控制工程是由化工机械演变过来的，所以过控专业无论在化工机械设备的设计这样的传统工业，核电站，潜艇制造这样的现代工业都有用武之地。以及，就业形势十分的好，对于男生供不应求。 三．大学的规划目标以及对科研方向感兴趣的点 对于大学的规划是一步一步来，先上好通识课，掌握基础知识，高年级上好专业课，尝试一些小的设计，到那个时候再考虑自己是更想往学术研究还是工作方向发展，不求每次考试排名第几也不求拿奖学金，好好上课，多思考，头脑中有活跃的创意是我的目标。 那么对科研方向感兴趣的点偏向于化工机械的设计，我想在这个追求多，快，大，好，的时代能不能做到在优化产品性能的同时将其外观做得更好，将线型与立体的美感与现代化机械的冷硬融合，更或者能不能在保证性能的基础上将机械变小变微，节省空间也是一个具有挑战性的问题，当然每一条曲直线，每一毫米的宽度厚度都可能影响产品的性能所以这就需要我们的坚持探索以及上面提到的活跃的创意。

控制理论与控制工程专业解析

控制理论与控制工程专业解析 一、专业介绍 控制理论与控制工程隶属于控制科学与工程一级学科 1、研究方向 目前，各大院校与控制理论与控制工程专业相关的研究方向都略有不同的侧重点。以哈尔滨工程大学为例，该学科当前的主要研究方向: 01先进控制理论及应用 02船舶运动控制 03船海工程动力定位 04机器人与智能控制 05自主水下航行器控制 06核动力工程与控制 2、培养目标 控制理论与控制工程专业的硕士学位获得者必须掌握控制科学与工程学科的坚实的基础理论和系统的专业知识，了解自动控制领域的最新发展动向，能创造性地研究和解决与本学科有关的理论和实际问题，具有一定的独立从事科学研究和管理工作的能力，至少掌握一门外国语，能熟练地阅读专业文献资料，并具有一定的外语写作能力和进行国际学术交流的能力。 3、专业特色 本专业最突出的特点是控制理论与工程实际的紧密结合，培养的研究生既具有较高的控制理论水平，又具有很强的工程综合和计算机应用能力。学科以工程领域内的控制系统为主要研究对象，采用现代数学方法和计算机技术、电子与通讯技术、测量技术等，研究系统的建模、分析、控制、设计和实现的理论、方法和技术。 4、考试科目 ①101思想政治理论 ②201英语一、202俄语、203日语任选其一 ③301数学一 ④809自动控制原理 （注：以上以哈尔滨工程大学为例，各院校在考试科目中有所不同） 二、推荐院校 控制理论与控制工程硕士全国招生较强的单位有清华大学、浙江大学、上海交通大学、东北大学、东南大学、北京理工大学、西北工业大学、南京理工大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、华南理工大学、华东理工大学、哈尔滨工程大学、中南大学、西安交通大学、燕山大学、大连理工大学、上海大学、广东工业大学、山东大学、中国科学技术大学、吉林大学、大连海事大学、同济大学、北京科技大学、湖南大学、郑州大学、天津大学、重庆大学、浙江工业大学、南开大学、北京大学 三、就业方向 本专业培养的研究生可胜任本专业或相邻专业的教学、科研以及相关的技术、管理及研究工作。有些方向的毕业生在西门子、霍尼韦尔、和利时等自动化企业工作。控制理论与控制工程是个典型的工科专业，对动手能力的要求很高，毕业后从事科研技术工作的人员很多。

过程装备控制技术和应用

一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（） 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、 （）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、 （）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。 二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越 短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分） （1）（1）画出本控制系统方框图。 （2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。

过程装备与控制工程概论简答考试复习重点

Kao7.流体动力过程是指遵循流体力学规律的过程，它涉及泵、压缩机、风机、管道和阀门等过程设备与元件。 流体是气体和液体的总称，包括哪几个方面的性质?答：1）流动性：切应力作用下流体会变形，且无恢复原状的能力。2）压缩性：温度不变时，流体的体积随压力增大而缩小的性质3）膨胀性：压力不变时，流体的体积随温度升高而增大的性质4）黏性：运动的流体，在相邻的流层接触面上，形成阻碍流层相对运动的等值而反向的摩擦力。反应了流体在运动状态下抵抗剪切变形速率的能力，它是运动流体产生机械能损失的根源。 1.产品的分类1）社会经济过程中的全部产品通常又可分为四类，即硬件产品、软件产品、流程性材料产品和服务型产品（国际标准化组织，ISO/DIS9000：2000）。 2）所谓“流程性材料”是指以流体（气、液、粉体等）形态存在的材料。 3）过程工业是加工制造流程性材料产品的现代制造业。 2.制造业的划分，按照“技术特征” 可将制造业分为哪两类？ 1）一类是以物质的化学、物理和生物转化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，多为流程性材料产品，产品计量不计件，连续操作，生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程工业（过程制造业），如涉及化学资源和矿产资源利用的产业（石油化工、冶金）等； 2）另一类是以物件的加工和组装为核心的产业，根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物质的内在结构，仅改变大小和形状，产品计件不计量，多为非连续操作，这类工业可统称为装备制造业。 3）二者关系：过程制造业为装备制造业提供原材料，同时装备制造业为过程制造业提供制造装备 3.过程工业包含的基本过程：1）流体动力过程：遵循流体力学规律的过程，涉及泵、压缩机、管道、阀门等。2）热量传递过程：遵循传热学规律的过程，涉及换热器。3）质量传递过程：遵循传质规律的过程，涉及干燥、蒸馏、浓缩、萃取。4）动量传递过程：遵循动量传递及固体力学规律的过程，涉及固体物料的输送、粉碎、造粒等。5）热力过程：遵循热力学规律的动力过程，涉及发电、燃烧、冷冻、空气分离等过程。6）化学反应过程：遵循化学反应诸规律的过程。 4.过程装置是流程性材料产品的工作母机: 1）成套过程装置是流程性材料产品的工作母机，它通常由一系列的过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的连续系统，再配以控制仪表和电子电气设备，即能平稳连续地把以流体为主的各种材料，让其在装置中历经必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的流程性产品。 2）单元过程设备（如换热器、反应器、塔、储罐等）与单元过程机器（如压缩机、泵、离心机等）二者统称为过程装备。 5.什么是过程装备与控制工程? 1）过程装备与控制工程是结合数、理、化和多领域的工程知识，以安全和经济的方式解决诸多的工业问题的学科2）与过程制造业和装备制造业同时相关。6.一般机械原理与过程机械原理的区别? 1）一般机械原理研究机械中机构的结构和运动，以及机器的结构、受力、质量和运动。2）过程机械原理是研究机械及其系统中流程型物料的状态变化，以及这些物料和状态变化对机械及其系统影响的规律。

控制科学与工程专业介绍

控制科学与工程专业介绍 控制科学与工程是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。到18世纪，近代工业采用了蒸汽机调速器。但直到20世纪20年代逐步建立了以频域法为主的经典控制理论并在工业中获得成功应用，才开始形成一门新兴的学科——控制科学与工程。此后，经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。在空间技术发展的推动下，50年代又出现了以状态空间法为主的现代控制理论，并相继发展了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。60年代以来，随着计算机技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，显著加快了工业技术更新的步伐。在控制科学发展的过程中，模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃；由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透，形成了系统工程学科。特别是近20年来，非线性及具有不确定性的复杂系统向“控制科学与工程”提出了新的挑战，进一步促进了本学科的迅速发展。目前，本学科的应用已经遍及工业、农业。交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域，从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。 控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立

于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。本学科的这一特点，使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。 本学科下设五个二级学科：控制理论与控制工程，检测技术与自动化装置，系统工程，模式识别与智能系统，导航、制导与控制。各二级学科的主要研究范畴及相互联系如下。 “控制理论与控制工程”学科以工程领域内的控制系统为主要对象，以数学方法和计算机技术为主要工具，研究各种控制策略及控制系统的建模、分析、综合、设计和实现的理论、技术和方法。 “检测技术与自动化装置”是研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的一门学科。它的理论基础涉及现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学等，主要研究领域包括新的检测理论和方法，新型传感器，自动化仪表和自动检测系统，以及它们的集成化、智能化和可靠性技术。

过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题 一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。 （A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。 （A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。 （A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。 （A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 （A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 （A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。 （A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。 （A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定 性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程

过程装备与控制工程

过程装备与控制工程 专业历史 我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。 1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。 随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。 过程装备 化工单元－碳干化法设备 什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 ②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）

指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率 本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 业务培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力； 4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势； 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 主干学科 机械工程、材料科学与工程。 主要课程 工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。 专业内涵 本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工

过程装备与控制

过控（化机）专业历史 我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。过程装备 什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等） 控制工程 指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。工科主要课程 工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。 专业内涵 本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应

过程装备与控制工程专业个人理解与感悟

过程装备与控制工程专业个人理解与感悟

过程装备与控制工程专业个人理解与感悟 ——来自一个实习半年的准毕业生以下摘至百度百科： 培养目标：本专业培养具备过程装备与过程控制基础知识与应用能力，能够在化工、炼油、医药、轻工、环保、食品等领域从事过程装备与过程控制设计、研究、制造、管理的高级工程技术人员主要课程：微机原理及应用、理论力学、材料力学、化工流体力学、机械原理、机械设计、机械制图、工程材料及机制基础、化工原理、过程装备力学基础、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备制造与检测、过程装备材料腐蚀与防护、过程装备成套技术等 摘录完结！ 我在北京的一个压力容器制造公司上班实习已经有半年了，在这半年来，经验不多，但是收获了很多也见识了很多，感谢这家公司！ 2014年7月，暑假正开始，我来到了北京的一家压力容器制造公司。 其实在学期末，我就一直在寻找一个实习的机会，在各大招聘网站上投递简历，在学校学习理论知识，在公司去运用。 学校所学的核心课程，就属《过程设备设计》，其实大多来自GB150，与GB150有不一样的是书上前两章是压力容器应力分析，教你如何去分析典型的受力，而这个应力的分析与你所学《理论力学》

和《材料力学》是息息相关的，《理论力学》和《材料力学》和你所学的《高等数学》和《线性代数》又是息息相关的，我觉得在大学，微积分的应用就像小学的加减乘除一样，至关重要，《线性代数》代数中的矩阵，在有限元中的应用中又是至关重要的，还有一门《大学物理Ⅰ》的学习也是相当重要的。 《化工原理》、《工程热力学》、《流体力学》、《过程流体机械》学科的学习也是很重要的，吸收塔、干燥塔、换热器、搅拌器等的设计过程离不开这些课程的应用；《过程装备控制技术及应用》及《过程流体机械》、《化工原理》的学习，也让你大概知道了如何去选择机器，比如泵、压缩机的选择等；《过程装备成套技术》的学习让你大概了解怎么去选择设备上的仪器仪表；《工程材料》、《过程装备制造与检测》与《过程装备材料腐蚀与防护》的学习让你知道了如何去选择设备的用材，让你大概了解了设备的制造过程，了解了设备的维护与防腐……总而言之，大学许多课程的学习都是很重要的，很重要的。 以上是我对大学阶段课程的学习的见解 7月，我到公司，除了用Solidworks给已有二维图纸的设备画三维图，在工作之余，我接触了大量的与设备设计息息相关的标准，支座标准，吊耳标准，封头标准，法兰标准，接管标准，补强圈标准等。 压力容器有四大类，存储，反应，换热，分离，每一类都有详细的相关规定和标准，不过，我认为，GB150是核心。 9月，是大学本科阶段最后一学年的开始，学校安排还有两个月

控制科学与工程的二级学科以及排名

控制科学与工程 是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。到18世纪，近代工业采用了蒸汽机调速器。但直到20世纪20年代逐步建立了以频域法为主的经典控制理论并在工业中获得成功应用，才开始形成一门新兴的学科——控制科学与工程。此后，经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。在空间技术发展的推动下，50年代又出现了以状态空间法为主的现代控制理论，并相继发展了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。60年代以来，随着计算机技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，显著加快了工业技术更新的步伐。在控制科学发展的过程中，模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃；由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透，形成了系统工程学科。特别是近20年来，非线性及具有不确定性的复杂系统向“控制科学与工程”提出了新的挑战，进一步促进了本学科的迅速发展。目前，本学科的应用已经遍及工业、农业。交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域，从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。 控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。本学科的这一特点，使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。 相关学科关系 本学科在本科阶段叫自动化，研究生阶段叫控制科学与工程，本学科下设的六个二级学科：“控制理论与控制工程”、“检测技术与自动装置”、“系统工程”、“模式识别与智能系统”、“导航、制导与控制”和“企业信息化系统与工程”。各二级学科的主要研究范畴及相互联系如下。

过程装备控制技术及应用课后习题答案)

1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器 5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大

郑州大学2017年硕士过程装备与控制工程专业介绍

郑州大学2017年硕士过程装备与控制工程专业介绍简介 本专业于1964年开始招收本科生，1981年招收硕士学位研究生，2005年获得博士学位授予权。本学科为原化工部重点学科，河南省一级重点学科。目前，本学科现有专任教师25人，教授4人，副教授14人，讲师等职称7人，其中博士生导师4人，具有博士学位人员9人。享受政府特殊津贴的专家3名，国家有突出贡献专家2名。本学科通过集聚和培养优秀人才，形成了“学科带头人＋学术骨干＋创新团队”的勇于攻关和创新的学科队伍结构模式。 近几年来本学科点共获国家科技进步二等奖1项；国家科技进步三等奖２项；国家级教学成果二等奖1项；省部级科技进步二等奖６项、三等奖７项；省教学研究成果一等奖１项；获国家专利14项。 专业方向 本专业以过程装备为对象，以过程原理为基础，以测量控制为手段，以实现产品加工和成型的工艺条件为目标，通过将过程、装备及控制的有机结合，实现现代工业过程装备的技术发展。本专业是培养从事工业过程新装备、新技术开发与创新设计的具有新型知识结构的教学、科学研究及技术管理人才的专门系科，其所属的一级学科为“动力工程及工程热物理”。 培养目标 本专业的培养目标是：培养具备在工业界、科技界及相关行业机构中担任重要职务的基本素质，基本掌握化学工程、机械工程、控制工程及管理工程等方面的业务知识，能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、制冷、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。 主要课程：基础课程、工程热力学、过程传递原理（化工原理）、工程流体力学、工程力学、机械设计、电工电子学、控制理论、过程机械与过程设备设计及计算机控制技术方面的基本理论和基本知识培养措施 本专业始终重视专业基础知识教学和学生实践能力培养，夯实专业基础，拓宽专业面，在专业课教学

控制理论与控制工程简介

控制理论与控制工程 081101 学科专业简介 “控制理论与控制工程”专业前身为工业自动化专业，1997年按照国务院学位委员会和原国家教育委员会颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》改为现名，是“控制科学和工程”所属的二级学科。该专业于1979年开始培养硕士研究生，1986年获得硕士学位授予权，1995年获得博士学位授予权，1997年设立“控制科学和工程”博士后流动站，2003年被教育部确定为“长江学者奖励计划”特聘教授设岗学科。 本学科是市教委的重点建设学科。目前已组成了一支以中青年高层次科技人员为主体的科研骨干队伍。截至2003年12月,该专业有长江学者特聘教授1名，教授19名、副教授5名。此外，本学科还聘任了包括四名科学院院士和一批国务院学科评审专家在的知名学者担任顾问和兼职教授。近5年来，该专业已培养了博士27名，硕士179名，出站博士后10名。该学科在相关研究领域承担了大量的国家科技攻关项目、"863"计划项目、国家自然基金项目以及其他类型的国家、部委、省市及企业科研项目，获得了一大批科研成果和国家或省部级科技进步奖，出版了一批有影响的著作和教材，发表了大量的高水平学术论文。其中，1995年以来，共取得了2项国家级获奖成果，23项省部级获奖成果，已完成和正在进行的国家自然科学基金及863项目有16项，在相关学术会议和专业学术刊物上发表论文500余篇，出版教材、译著和专著数十部。 一、培养目标 1、较好地掌握马克思主义基本原理、思想、理论和“三个代表”重要思想， 树立正确的世界观、人生现和价值观，坚持四项基本原则，热爱祖国， 遵纪守法，品德优良，乐于奉献，积极为社会主义现代化建设服务。 2、在本学科领域，较好地掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知