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第一篇　过程控制原理 1

第1章 过程控制系统的基本概念 2

1.1 引言 2

1.2　过程控制系统的组成及框图 2

1.2.1　过程控制系统的组成 2

1.2.2　过程控制系统的框图 3

1.2.3　过程控制系统的相关术语 3

1.3　过程控制系统的分类 4

1.3.1　开环控制与闭环控制 4

1.3.2　按设定值变化规律分类 6

1.4　过程控制系统的性能要求 7

1.4.1　过程控制系统的过渡过程 7

1.4.2　过程控制系统的过渡过程的几种形式 7

1.4.3　过程控制系统的性能指标 8

本章小结 8

思考题与习题 8

第2章　过程控制系统的数学模型 10

2.1 建立被控对象的数学模型 10

2.2　典型化工对象（或环节）数学模型的建立 13

2.2.1　串联液体储槽 13

2.2.2　带套管热电偶 13

2.2.3　气动薄膜控制阀 14

2.3　拉氏变换、反变换及其应用 15

2.3.1　拉氏变换的概念 16

2.3.2　拉氏变换的运算定理 17

2.3.3　拉氏反变换 19

2.3.4　拉氏变换及拉氏反变换的应用 19

2.4　传递函数 19

2.4.1　传递函数的定义 19

2.4.2　传递函数的一般表达式 20

2.4.3　传递函数的性质 20

2.4.4　典型环节的传递函数 21

2.4.5　过程控制系统的结构图及其等效变换 23

2.5　过程控制系统的传递函数 27

2.5.1　系统开环传递函数 28

2.5.2　系统闭环传递函数 28

本章小结 29

思考题与习题 30

第3章　过程控制系统的时域分析法 33

3.1　过程控制系统的响应分析 33

3.1.1　典型输入信号 33

3.1.2　过程控制系统的时域性能指标 34

3.1.3　一阶过程控制系统的阶跃响应分析 36

3.1.4　二阶过程控制系统的阶跃响应分析 38

3.2　过程控制系统的稳定性分析 41

3.2.1　系统的稳定性 41

3.2.2　劳斯稳定判据 42

3.3 常规控制规律及其对过程控制质量的影响 45

本章小结 51

思考题与习题 51

第4章　过程控制系统的频率分析法 53

4.1　频率特性 53

4.1.1　频率特性的基本概念 53

4.1.2　频率特性与传递函数的关系 55

4.2　典型环节的博德图 56

4.2.1　博德图的表示 56

4.2.2 比例环节 57

4.2.3　积分环节 57

4.2.4　微分环节 58

4.2.5　惯性环节 59

4.2.6　一阶微分环节 60

4.2.7　振荡环节 60

4.3　控制系统开环博德图的绘制 62

4.3.1 采用叠加方法绘制系统开环博德图 62

4.3.2　根据系统开环对数频率特性曲线确定系统的传递函数 66

4.4　对数频率稳定判据与稳定裕量 67

4.4.1　对数频率稳定判据 67

4.4.2　稳定裕量 68

4.4.3　过程控制系统分析和设计的稳定裕量法 70

本章小结 74

思考题与习题 75

第二篇　过程控制工程 77

第5章　简单控制系统分析与设计 78

5.1 简单控制系统的组成 78

5.2　被控变量与操纵变量的选择 79

5.2.1　被控变量的选择 79

5.2.2　操纵变量的选择 79

5.3 测量滞后对控制质量的影响及克服办法 82

5.3.1　测量滞后对控制质量的影响 82

5.3.2　克服测量滞后及信号的处理方法 84

5.4　控制阀的选择 86

5.4.1　控制阀概述 86

5.4.2　控制阀的流量特性 87

5.4.3　控制阀的流量特性的选择 90

5.4.4　控制阀气开、气关形式的选择 92

5.4.5　阀门定位器的正确使用 93

5.5　控制器的选择 94

5.5.1　控制器控制规律的选择 94

5.5.2　控制器正、反作用的确定 95

5.6　简单控制系统工程应用案例 97

5.7　简单控制系统的投运和控制器参数整定 98

5.7.1　系统的投运 98

5.7.2　控制器参数的工程整定 99

5.8 简单控制系统的故障及故障排除 103

5.8.1 自动控制系统的故障及判别方法 103

5.8.2　故障分析举例 105

本章小结 107

思考题与习题 107

第6章　复杂控制系统 111

6.1　串级控制系统 111

6.1.1 串级控制系统的基本原理与结构 111

6.1.2 串级控制系统的工作过程 113

6.1.3　串级控制系统的特点 114

6.1.4　串级控制系统的设计 117

6.1.5 串级控制系统的工业应用场合及应用案例 120

6.1.6 串级控制系统的投运和主、副控制器的参数整定 122

6.2　均匀控制系统 124

6.2.1　均匀控制的目的和要求 124

6.2.2　均匀控制方案 125

6.2.3　控制器参数的整定 127

6.3　比值控制系统 128

6.3.1　概述 128

6.3.2　定比值控制系统 129

6.3.3　变比值控制系统 130

6.3.4　比值控制系统的实施 131

6.3.5 比值控制系统的投运和控制器参数的整定 136

6.4　分程控制系统 136

6.4.1　分程控制系统的构成 136

6.4.2　分程控制的应用场合 137

6.5　前馈控制系统 140

6.5.1 前馈控制的基本原理及特点 140

6.5.2　前馈控制系统的几种结构形式 142

6.5.3　前馈控制系统的选用 144

6.6　选择性控制系统 144

6.6.1　概述 144

6.6.2　选择性控制系统的构成 145

6.6.3　选择性控制系统的类型 146

6.6.4　积分饱和现象及其防止措施 147

本章小结 149

思考题与习题 149

第7章 工业生产过程控制应用 153

7.1　流体输送设备的控制 153

7.1.1　离心泵的控制 153

7.1.2　容积式泵的控制 156

7.1.3　压缩机的控制 156

7.1.4 离心式压缩机的防喘振控制 157

7.2　传热设备的控制 159

7.2.1　换热器的控制 160

7.2.2　蒸汽加热器的控制 162

7.2.3　冷却器的控制 162

7.2.4　加热炉的控制 163

7.3　锅炉设备的控制 167

7.3.1　概述 167

7.3.2　汽包水位系统的控制 168

7.3.3　锅炉燃烧系统的控制 173

7.4　精馏塔的控制 174

7.4.1　概述 174

7.4.2　精馏塔的控制目标 175

7.4.3　精馏塔的干扰因素分析 175

7.4.4　精馏塔质量指标的选择 176

7.4.5　精馏塔的基本控制方案 178

7.5　化学反应器的控制 181

7.5.1　化学反应器的控制要求 181

7.5.2　化学反应器的基本控制方案 182

7.6　炼油工业生产过程控制 184

7.6.1　炼油工业概述 184

7.6.2　常减压生产过程控制 185

7.6.3　催化裂化生产过程控制 187

7.6.4　催化重整生产过程控制 189

本章小结 191

思考题与习题 192

参考文献 193