過程控制系統(tǒng)（第3版）

第1章 概述 （1） 1．1 過程控制的要求與任務(wù) （1） 1．2 過程控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn) （3） 1．2．1 過程控制系統(tǒng)的組成 （3） 1．2．2 過程控制系統(tǒng)特點(diǎn) （5） 1．3 過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) （6） 1．3．1 單項(xiàng)性能指標(biāo) （7） 1．3．2 綜合性能指標(biāo) （7） 1．4 過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （8） 1．4．1 確定系統(tǒng)變量 （9） 1．4．2 確定控制方案 （10） 1．4．3 過程控制系統(tǒng)硬件選擇 （10） 1．4．4 設(shè)計(jì)安全保護(hù)系統(tǒng) （11） 1．4．5 系統(tǒng)調(diào)試和投運(yùn) （11） 1．5 過程控制的發(fā)展與趨勢 （12） 1．5．1 過程控制裝置的進(jìn)展 （12） 1．5．2 過程控制策略的進(jìn)展 （15） 本章小結(jié) （15） 習(xí)題 （16） 第2章 被控過程的數(shù)學(xué)模型 （17） 2．1 過程模型概述 （17） 2．1．1 被控過程的動態(tài)特性 （17） 2．1．2 數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式與要求 （20） 2．1．3 建立過程數(shù)學(xué)模型的基本方法 （23） 2．2 機(jī)理法建模 （24） 2．2．1 單容對象的傳遞函數(shù) （24） 2．2．2 多容對象的傳遞函數(shù) （29） 2．3 測試法建模 （32） 2．3．1 對象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法 （32） 2．3．2 測定動態(tài)特性的時域法 （33） 2．3．3 測定動態(tài)特性的頻域法 （40） 2．4 利用MATLAB建立過程模型 （42） 本章小結(jié) （48） 習(xí)題 （48） 第3章 執(zhí)行器 （50） 3．1 氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu) （50） 3．1．1 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) （50） 3．1．2 閥 （51） 3．1．3 閥門定位器 （52） 3．2 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) （53） 3．2．1 調(diào)節(jié)閥的流量方程 （53） 3．2．2 流量系數(shù)的定義 （54） 3．2．3 流量系數(shù)計(jì)算 （55） 3．3 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性和流量特性 （59） 3．3．1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特性 （60） 3．3．2 調(diào)節(jié)閥的流量特性 （62） 3．3．3 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比 （66） 3．4 氣動調(diào)節(jié)閥的選型 （68） 3．4．1 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇 （69） 3．4．2 調(diào)節(jié)閥氣開與氣關(guān)形式的選擇 （69） 3．4．3 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 （70） 3．4．4 調(diào)節(jié)閥口徑的確定 （71） 3．5 利用MATLAB確定調(diào)節(jié)閥的口徑 （78） 本章小結(jié) （84） 習(xí)題 （84） 第4章 PID控制原理 （86） 4．1 PID控制的特點(diǎn) （86） 4．2 比例控制（P控制） （87） 4．2．1 比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶 （87） 4．2．2 比例控制的特點(diǎn) （88） 4．2．3 比例帶對控制過程的影響 （90） 4．3 比例積分控制（PI控制） （92） 4．3．1 積分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律 （92） 4．3．2 比例積分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律 （94） 4．3．3 積分飽和現(xiàn)象與抗積分飽和的措施 （95） 4．4 比例積分微分控制（PID控制） （97） 4．4．1 微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律 （97） 4．4．2 比例微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律 （97） 4．4．3 比例微分控制的特點(diǎn) （98） 4．4．4 比例積分微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律 （99） 4．5 數(shù)字PID控制 （100） 4．5．1 基本的數(shù)字PID控制算法 （101） 4．5．2 改進(jìn)的數(shù)字PID控制算法 （102） 4．6 利用MATLAB實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律 （104） 本章小結(jié) （108） 習(xí)題 （109） 第5章 簡單控制系統(tǒng) （110） 5．1 簡單控制系統(tǒng)的分析 （110） 5．1．1 控制系統(tǒng)的工作過程 （110） 5．1．2 簡單控制系統(tǒng)的組成 （111） 5．1．3 簡單離散控制系統(tǒng)的組成 （113） 5．2 簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （114） 5．2．1 被控變量和操作變量的選擇 （114） 5．2．2 檢測變送儀表的選擇 （117） 5．2．3 控制器的選型 （119） 5．3 簡單控制系統(tǒng)的整定 （123） 5．3．1 控制器參數(shù)整定的基本要求 （124） 5．3．2 PID控制器參數(shù)的工程整定 （125） 5．3．3 PID控制器參數(shù)的自整定 （133） 5．4 簡單控制系統(tǒng)的投運(yùn) （135） 5．5 簡單控制系統(tǒng)的故障與處理 （137） 5．6 利用MATLAB對簡單控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 （139） 5．6．1 利用MATLAB對PID控制器參數(shù)進(jìn)行整定 （139） 5．6．2 利用Simulink對PID控制器參數(shù)進(jìn)行自整定 （142） 本章小結(jié) （146） 習(xí)題 （146） 第6章 串級控制系統(tǒng) （148） 6．1 串級控制系統(tǒng)的基本概念 （148） 6．1．1 串級控制的提出 （148） 6．1．2 串級控制系統(tǒng)的組成 （151） 6．1．3 串級控制系統(tǒng)的工作過程 （151） 6．2 串級控制系統(tǒng)的分析 （153） 6．2．1 增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力 （153） 6．2．2 改善對象的動態(tài)特性 （155） 6．2．3 對負(fù)荷變化有一定的自適應(yīng)能力 （157） 6．3 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （157） 6．3．1 副回路的選擇 （158） 6．3．2 主、副回路工作頻率的選擇 （159） 6．3．3 主、副控制器的選型 （162） 6．4 串級控制系統(tǒng)的整定 （164） 6．4．1 逐步逼近法 （165） 6．4．2 兩步整定法 （165） 6．4．3 一步整定法 （166） 6．5 串級控制系統(tǒng)的投運(yùn) （167） 6．6 利用MATLAB對串級控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 （167） 本章小結(jié) （173） 習(xí)題 （173） 第7章 補(bǔ)償控制系統(tǒng) （174） 7．1 補(bǔ)償控制的原理 （174） 7．2 前饋控制系統(tǒng) （175） 7．2．1 前饋控制的概念 （175） 7．2．2 前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （176） 7．2．3 前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （182） 7．2．4 前饋控制系統(tǒng)的整定 （186） 7．3 大遲延控制系統(tǒng) （189） 7．3．1 大遲延系統(tǒng)的概述 （189） 7．3．2 大遲延控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （189） 7．4 利用MATLAB對補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 （194） 本章小結(jié) （197） 習(xí)題 （198） 第8章 特殊控制系統(tǒng) （199） 8．1 比值控制系統(tǒng) （199） 8．1．1 比值控制的概念 （199） 8．1．2 比值控制系統(tǒng)的類型 （200） 8．1．3 比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （204） 8．1．4 控制器的選型和整定 （211） 8．2 均勻控制系統(tǒng) （213） 8．2．1 均勻控制的概念 （213） 8．2．2 均勻控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （214） 8．2．3 均勻控制系統(tǒng)的整定 （217） 8．3 分程控制系統(tǒng) （218） 8．3．1 分程控制的概念 （218） 8．3．2 分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用 （219） 8．3．3 分程控制系統(tǒng)的實(shí)施 （222） 8．4 自動選擇性控制系統(tǒng) （225） 8．4．1 自動選擇性控制的概念 （225） 8．4．2 自動選擇性控制系統(tǒng)的類型 （225） 8．4．3 控制器的選型和整定 （228） 8．5 順序控制系統(tǒng) （230） 8．5．1 順序控制的概念 （230） 8．5．2 順序控制組成 （230） 8．3．3 順序控制的表示及設(shè)計(jì)方法 （231） 8．6 利用MATLAB對特殊控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 （234） 本章小結(jié) （238） 習(xí)題 （238） 第9章 解耦控制系統(tǒng) （240） 9．1 解耦控制的基本概念 （240） 9．1．1 控制回路間的耦合 （240） 9．1．2 被控對象的典型耦合結(jié)構(gòu) （241） 9．2 解耦控制系統(tǒng)的分析 （242） 9．2．1 耦合程度的分析 （242） 9．2．2 相對增益分析法 （243） 9．2．3 減少及消除耦合的方法 （249） 9．3 解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （251） 9．3．1 前饋補(bǔ)償解耦法 （251） 9．3．2 反饋解耦法 （254） 9．3．3 對角陣解耦法 （255） 9．3．4 單位陣解耦法 （256） 9．4 解耦控制系統(tǒng)的實(shí)施 （257） 9．4．1 解耦控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （257） 9．4．2 多變量控制系統(tǒng)的部分解耦 （258） 9．4．3 解耦控制系統(tǒng)的簡化 （258） 9．5 利用MATLAB對解耦控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 （259） 本章小結(jié) （263） 習(xí)題 （264） 第10章 計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng) （266） 10．1 計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)簡介 （266） 10．2 計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的組成 （267） 10．3 計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的類型 （268） 10．4 先進(jìn)過程控制方法 （273） 本章小結(jié) （277） 習(xí)題 （277） 第11章 電廠鍋爐設(shè)備的控制 （278） 11．1 火力發(fā)電廠工藝流程 （278） 11．2 鍋爐給水控制系統(tǒng) （279） 11．2．1 概述 （279） 11．2．2 給水系統(tǒng)的主被調(diào)參數(shù)、調(diào)節(jié)參數(shù)及控制方式 （280） 11．2．3 給水系統(tǒng)的對象特性 （281） 11．2．4 給水系統(tǒng)的控制方案 （283） 11．3 鍋爐主蒸汽溫度控制 （285） 11．3．1 概述 （285） 11．3．2 氣溫控制的被調(diào)參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)及對象特性 （285） 11．3．3 過熱汽溫控制基本方案 （287） 11．4 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) （290） 11．4．1 燃燒控制的任務(wù) （290） 11．4．2 燃燒系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)及控制參數(shù) （291） 11．4．3 燃燒系統(tǒng)對象的動態(tài)特性 （291） 11．4．4 燃燒系統(tǒng)的控制方案 （293） 附錄A 儀表位號 （297） 參考文獻(xiàn) （299）