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绪论 1

第一章 自动控制系统基本概念 3

第一节 化工自动化的主要内容 3

第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式 4

一、自动控制系统的基本组成 4

二、自动控制系统的表示形式 5

第三节 自动控制系统的分类 10

第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 11

一、控制系统的静态与动态 11

二、控制系统的过渡过程 11

三、控制系统的品质指标 13

四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素 15

习题与思考题 16

第二章 过程特性及其数学模型 18

第一节 化工过程的特点及其描述方法 18

第二节 对象数学模型的建立 20

一、建模目的 20

二、机理建模 20

三、实验建模 24

第三节 描述对象特性的参数 26

一、放大系数K 26

二、时间常数T 27

三、滞后时间τ 29

习题与思考题 32

第三章 检测仪表与传感器 34

第一节 概述 34

一、测量过程与测量误差 34

二、仪表的性能指标 34

三、工业仪表的分类 37

第二节 压力检测及仪表 38

一、压力单位及测压仪表 38

二、弹性式压力计 39

三、电气式压力计 41

四、智能型压力变送器 44

五、压力计的选用及安装 46

第三节 流量检测及仪表 48

一、概述 48

二、差压式流量计 49

三、转子流量计 54

四、椭圆齿轮流量计 59

五、电磁流量计 60

六、漩涡流量计 61

七、质量流量计 62

八、流量测量仪表的选型 63

第四节 物位检测及仪表 65

一、概述 65

二、差压式液位变送器 67

三、电容式物位传感器 69

四、核辐射物位计 70

五、光纤式液位计 71

六、称重式液罐计量仪 73

七、物位测量仪表的选型 75

第五节 温度检测及仪表 76

一、温度检测方法 76

二、热电偶温度计 79

三、热电阻温度计 86

四、光纤温度传感器 87

五、电动温度变送器 89

六、一体化温度变送器 90

七、智能式温度变送器 91

八、测温仪表的选用及安装 92

第六节 现代检测技术与传感器的发展 94

一、软测量技术的发展 94

二、现代传感器技术的发展 95

第七节 显示仪表 97

一、数字式显示仪表 98

二、无笔、无纸记录仪 99

三、虚拟显示仪表 100

第八节 安全仪表系统 101

一、安全仪表系统的基本概念 101

二、安全仪表系统的结构 102

三、安全仪表系统集成设计 102

四、安全仪表系统中传感器设计原则 103

习题与思考题 104

附录一常用压力表规格及型号 107

附录二铂铑10－铂热电偶分度表 107

附录三镍铬－铜镍热电偶分度表 110

附录四镍铬－镍硅热电偶分度表 111

附录五铂电阻分度表 113

附录六 铜电阻（Cu50）分度表 114

附录七 铜电阻（Cu100）分度表 115

第四章 自动控制仪表 116

第一节 概述 116

第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 116

一、双位控制 117

二、比例控制 118

三、积分控制 121

四、微分控制 122

第三节 数字式控制器 123

一、数字式控制器的主要特点 123

二、数字式控制器的基本构成 124

三、KMM型可编程序调节器 126

第四节 可编程序控制器 127

一、概述 127

二、可编程序控制器的基本组成 129

三、可编程序控制器的编程语言 131

四、OMRON C系列PLC 132

五、应用示例 136

习题与思考题 140

第五章 执行器 141

第一节 气动执行器 141

一、气动执行器的结构与分类 141

二、控制阀的流量特性 144

三、控制阀的选择 147

四、气动执行器的安装和维护 149

第二节 电动执行器 149

第三节 电－气转换器及电－气阀门定位器 150

一、电－气转换器 150

二、电－气阀门定位器 151

第四节 数字阀与智能控制阀 151

一、数字阀 151

二、智能控制阀 152

习题与思考题 152

第六章 简单控制系统 154

第一节 简单控制系统的结构与组成 154

第二节 简单控制系统的设计 155

一、被控变量的选择 155

二、操纵变量的选择 157

三、测量元件特性的影响 159

四、控制器控制规律的选择 161

五、简单控制系统设计实例 164

第三节 控制器参数的工程整定 165

一、临界比例度法 166

二、衰减曲线法 166

三、经验凑试法 167

习题与思考题 169

第七章 复杂控制系统 171

第一节 串级控制系统 171

一、概述 171

二、串级控制系统的工作过程 173

三、串级控制系统的特点 175

四、串级控制系统中副回路的确定 175

五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 178

第二节 均匀控制系统 180

一、均匀控制的目的 180

二、均匀控制方案 181

第三节 比值控制系统 182

一、概述 182

二、比值控制系统的类型 182

三、比值控制系统的几个问题 185

第四节 前馈控制系统 186

一、前馈控制系统及其特点 186

二、前馈控制的主要形式 188

三、前馈控制的应用场合 190

第五节 选择性控制系统 190

一、基本概念 190

二、选择性控制系统的类型 191

三、积分饱和及其防止 195

第六节 分程控制系统 196

一、概述 196

二、分程控制的应用场合 197

三、分程控制中的几个问题 199

习题与思考题 199

第八章 新型控制系统 201

第一节 自适应控制系统 201

一、变增益自适应控制 201

二、模型参考自适应控制系统 202

三、直接优化目标函数的自适应控制系统 202

四、自校正控制系统 202

第二节 预测控制 203

一、预测控制的基本结构 203

二、预测控制的特点及应用 204

第三节 其他新型控制系统 205

一、智能控制 205

二、专家控制系统 206

三、模糊控制系统 208

四、神经元网络控制 208

五、故障检测与故障诊断 210

六、解耦控制系统 212

七、鲁棒控制 214

习题与思考题 214

第九章 计算机控制系统 215

第一节 概述 215

一、计算机控制系统的组成 215

二、计算机控制系统的特点 216

三、计算机控制系统的发展过程 216

第二节 集散控制系统 218

一、集散控制系统的特点 218

二、集散控制系统的基本构成 219

三、JX-300XP集散控制系统 219

第三节 现场总线控制系统 224

一、现场总线控制系统的特点 224

二、现场总线国际标准化 226

三、主要的现场总线系统简介 226

第四节 网络控制系统 227

一、概述 228

二、网络控制系统的分类 229

习题与思考题 231

第十章 典型化工单元的控制方案 232

第一节 流体输送设备的控制方案 232

一、离心泵的控制方案 232

二、往复泵的控制方案 233

三、压缩机的控制方案 234

四、离心式压缩机的防喘振控制 235

第二节 传热设备的自动控制 237

一、一般传热设备的控制 237

二、锅炉设备的自动控制 241

第三节 精馏塔的自动控制 246

一、工艺要求 246

二、精馏塔的干扰因素 247

三、精馏塔的控制方案 248

第四节 化学反应器的自动控制 251

一、化学反应器的控制要求 251

二、釜式反应器的温度自动控制 252

三、固定床反应器的自动控制 253

四、流化床反应器的自动控制 254

第五节 生化过程的控制 255

一、常用生化过程控制 255

二、青霉素发酵过程控制 257

三、啤酒发酵过程控制 257

习题与思考题 258

参考文献 260