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1 概述 1

1．1 过程控制的任务与目标 1

1．2 过程控制系统的组成与特点 2

1．2．1 过程控制系统组成 2

1．2．2 过程控制系统特点 2

1．3 过程控制系统的性能指标 4

1．4 过程控制的进展 5

1．4．1 过程控制装置的进展 5

1．4．2 过程控制策略与算法的进展 6

习题 7

2．1．1 建模概念 8

2．1 过程控制系统建模概念 8

2 过程控制系统建模方法 8

2．1．2 过程控制系统建模的两个基本方法 9

2．2 机理建模方法 10

2．2．1 单容对象的传递函数 10

2．2．2 具有纯延迟的单容对象特性 13

2．2．3 无自平衡能力的单容对象特性 13

2．2．4 多容对象的动态特性 14

2．3 测试建模方法 17

2．3．1 对象特性的实验测定方法 17

2．3．2 测定动态特性的时域法 18

2．3．3 测定动态特性的频域法 24

2．3．4 测定动态特性的统计相关法 26

2．3．5 最小二乘法 33

习题 37

3 过程控制系统设计 40

3．1 过程控制系统设计步骤 40

3．2 确定控制变量与控制方案 40

3．2．1 确定控制目标 40

3．2．2 确定控制方案 41

3．3 过程控制系统硬件选择 42

3．3．1 控制装置 42

3．3．2 测量仪表和传感器的选型原则 42

3．4．1 测量计算有关的基本概念 43

3．4 节流元件计算 43

3．4．2 流量计类型 44

3．4．3 节流元件 44

3．5 调节阀选择 49

3．5．1 调节阀计算基础 49

3．5．2 调节阀的流量特性 53

3．5．3 调节阀口径计算 57

3．6 计算举例 62

3．6．1 角接取压标准孔板计算 63

3．6．2 蝶阀计算 66

习题 67

4．1 PID控制概述 69

4 PID调节原理 69

4．2 过程控制系统的动态特性 71

4．3 比例调节(P调节) 76

4．3．1 比例调节的动作规律和比例带 76

4．3．2 比例调节的特点——有差调节 77

4．3．3 比例带对于调节过程的影响 78

4．4 积分调节(I调节) 79

4．4．1 积分调节规律和积分速度 79

4．4．2 积分调节的特点——无差调节 80

4．4．3 积分速度对于调节过程的影响 80

4．5．1 关于微分调节 81

4．5 比例积分微分调节(PID调节) 81

4．5．2 比例积分(PI)调节 82

4．5．3 比例微分(PD)调节 87

4．5．4 比例积分微分调节规律及其基本特征 89

4．6 PID调节器的参数工程整定 92

4．6．1 PID参数整定的基本原则 92

4．6．2 PID参数的工程整定方法 94

习题 101

5 串级控制 104

5．1 基本概念 104

5．1．1 串级控制的提出 104

5．1．2 串级控制系统的组成 106

5．1．3 串级控制系统的工作过程 107

5．2 串级控制系统的分析与设计 108

5．2．1 串级控制系统的分析 108

5．2．2 串级控制系统的设计 116

5．3 串级控制系统整定方法 124

5．3．1 逐步逼近法 125

5．3．2 两步整定法 125

5．3．3 一步整定法 126

5．4 应用举例 128

5．4．1 克服变化剧烈和幅度大的干扰 128

5．4．3 克服对象的容量滞后 129

5．4．2 克服对象的纯滞后 129

5．4．4 克服对象的非线性 130

5．4．5 自校正设定值 131

习题 132

6 特殊控制方法 134

6．1 比值控制系统 134

6．1．1 比值控制原理 134

6．1．2 比值控制系统设计 139

6．1．3 比值控制系统整定 144

6．2 均匀控制系统 145

6．2．1 均匀控制的概念 145

6．2．2 均匀控制系统的结构形式 146

6．2．3 控制器的参数整定 149

6．3．1 基本概念 150

6．3 分程控制系统 150

6．3．2 分程控制的应用 151

6．3．3 实施中的几个问题 153

6．4 自动选择性控制系统 155

6．4．1 基本概念 155

6．4．2 选择性控制系统的类型 155

6．4．3 抗积分饱和 158

6．4．4 控制器选择与参数整定 159

6．5 应用举例 159

习题 163

7．1 补偿控制的基本原理与结构 165

7 补偿控制 165

7．2 前馈控制系统 166

7．2．1 前馈控制系统的概念 166

7．2．2 前馈控制系统的基本结构 167

7．3 大迟延过程系统 171

7．3．1 延迟对系统品质的影响 171

7．3．2 Smith预估器 171

7．3．3 大林(Dahlin)算法 175

习题 180

8．1．2 被控对象的典型耦合结构 182

8．1．1 控制回路间的耦合 182

8．1 控制回路间的关联 182

8 关联分析与解耦控制 182

8．1．3 耦合程度的分析方法 184

8．2 相对增益矩阵 185

8．2．1 相对增益矩阵的定义 185

8．2．2 相对增益的计算 186

8．2．3 第二放大系数qij的直接计算法 188

8．2．4 相对增益矩阵的特性 189

8．3 减少及消除耦合的方法 190

8．4 解耦控制系统设计 193

8．4．1 前馈补偿解耦法 193

8．4．2 反馈解耦法 194

8．4．3 对角阵解耦法 195

8．4．4 单位阵解耦法 197

习题 199

9 模糊控制 201

9．1 概述 201

9．1．1 模糊的基本概念 201

9．1．2 模糊控制系统 201

9．2 模糊集合的基本概念 202

9．2．1 模糊集合 202

9．2．2 模糊集的基本运算 203

9．3．2 模糊关系 206

9．3．1 普通关系 206

9．3 模糊关系 206

9．3．3 模糊变换 209

9．3．4 模糊决策 209

9．4 模糊推理 211

9．4．1 模糊逻辑 211

9．4．2 模糊语言算子 211

9．4．3 模糊推理 212

9．5 模糊控制器原理及设计 214

9．5．1 模糊控制系统的组成 215

9．5．2 模糊控制原理 215

9．5．3 模糊控制系统设计 215

9．6．2 电阻炉温度模糊控制器设计 228

9．6 工业电阻炉温度模糊控制系统 228

9．6．1 系统简介 228

9．6．3 控制效果 231

习题 232

10 计算机过程控制系统 234

10．1 计算机过程控制系统组成与分类 234

10．1．1 计算机过程控制系统简介 234

10．1．2 计算机过程控制系统的组成 235

10．1．3 计算机过程控制系统的类型 236

10．2 数据通信技术 240

10．2．1 异步传送与同步传送 241

10．2．2 面向字符和面向位的传送 242

10．2．3 平衡与不平衡传输技术 245

10．2．4 RS-422／RS-485接口及应用 247

10．3 工业网络技术 249

10．3．1 工业网络概述 249

10．3．2 网络协议及其层次结构 255

10．3．3 IEEE802标准 257

10．3．4 工业网络的性能评价和选型 258

10．4 可编程序控制器(PLC)系统 259

10．4．1 可编程序控制器概述 259

10．4．2 梯形图 262

10．4．3 PLC的指令系统 264

10．4．4 PLC系统的设计 268

10．4．5 PLC控制系统设计实例 270

10．5 集散控制系统(DCS) 271

10．5．1 DCS概述 271

10．5．2 DCS的分散过程控制级 275

10．5．3 DCS的集中操作监控级 277

10．5．4 DCS的综合信息管理级 279

10．6 现场总线控制系统(FCS) 281

10．6．1 现场总线网络系统 281

10．6．2 现场总线控制系统(FCS) 286

习题 290

参考文献 291