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第一篇 简单PID调节系统 1

第一章 调节系统的方案选择 1

一、简单PID调节的几个实例 1

目录 1

二、一个实验的结论 5

三、反馈调节系统的基本关系 11

（一）静态关系 11

（二）动态关系 16

（三）典型对象与典型调节器结合的动态关系 18

一、对象模型的一般形式 34

第二章 对象模型的识别 34

二、最常见的一类对象特性 42

三、求对象模型的闭环试验方法 45

四、阶跃响应曲线法 49

五、频率特性试验法 64

第三章 工业调节器 71

一、调节器的作用 71

二、放大器 74

三、调节动作的实现 84

四、比例积分调节器的无定位特性 95

五、调节器的基本运算公式 98

六、PID调节器是一种理想的工业调节器 102

七、调节系统的无扰动切换 105

八、调节器参数的校验 110

第四章 可观测性分析与测量仪表的选择 115

一、可观测性分析的工程方法 115

（一）可观测性分析的意义 115

（二）基本定理 115

（三）最简可测环节 118

（四）若干可观测性判断准则 120

（五）应用举例 129

（一）变送器的静态增益 134

二、测量元件及变送器的选择 134

（二）测量元件的正确选择 135

（三）变送器量程及零点的选择 138

（四）减少测量误差，提高控制精度 140

（五）减少测量迟后的方法 148

（六）非标准变送单元的应用 153

第五章 可控性分析与调节阀门的选择 159

一、可控性分析 159

（一）可控性分析在工程中的意义 159

（二）基本定理 160

（三）可控性准则 163

（四）可控性准则的应用 170

二、调节阀门的选择 175

（一）调节阀门的作用 176

（二）调节阀的计算 178

（三）调节阀特性的选择 185

（四）静态增益与补偿器的设计 189

（五）实验测定阀门的流通能力 195

第六章 简单直接数字调节系统 197

一、信号、采样及采样定理 199

二、保持器 213

三、工业控制机 221

四、PID的基本算式及调节模型 226

五、计算机调节与模拟仪表调节品质的比较 240

六、系统的构成及调节模型的实现 249

七、数字滤波 260

第七章 调节系统的品质指标与参数整定 264

一、品质指标 264

（一）误差积分面积 264

（二）稳定性指标 266

（三）误差平方积分面积 270

（一）对象模型已知的场合 276

二、模拟调节器的参数整定 276

（三）对象特性未知的场合 279

（二）阶跃响应曲线已知的场合 279

（四）完全微分型PID调节器的整定 281

（五）理论计算 282

三、数字调节模型的参数整定 290

（一）调节面积比方法 290

（二）选择控制度方法 291

（三）误差绝对值积分面积方法 292

（四）稳定边界分析法 293

第八章 配比调节 297

第二篇 典型调节系统 297

一、正确选择流量计与变送器 298

二、流量调节的特点 303

三、流量的调节方式 310

四、配比系统仪表系数的设定 314

（一）定值配比调节系统 314

（二）随动配比调节系统 316

（三）直接数字配比调节系统 321

（四）自整配比调节系统 324

五、提高配比调节系统品质的措施 330

六、质量、热值与成份配比调节系统 344

一、串级调节系统的组成 351

（一）模拟串级调节系统 351

（二）直接数字串级调节系统 351

第九章 串级调节系统 351

二、串级调节系统的设计原则 354

三、串级调节的作用 359

四、副调节器的选择 362

（一）模拟系统 362

（二）数字系统 364

五、改变串级系统结构的方法 370

（一）串级调节与中间微分调节的一致性 375

六、串级调节系统与中间微分、自整配比系统的关系 375

（二）串级调节是自整配比调节系统的进一步完善 378

七、串级调节系统的参数整定和系统的投运 380

八、串级调节系统的应用 382

第十章 均匀调节系统 384

一、均匀调节系统的响应曲线 384

二、简单均匀调节系统的设计计算 392

三、一个共同的现象 394

四、按照状态方程进行设计 396

五、串级均匀调节系统 401

六、利用非线性调节器实现均匀调节 404

七、具有输出滤波的简单均匀调节 407

八、具有不灵敏区的比例调节效果分析 408

第十一章 前馈补偿调节系统 414

一、前馈调节的几个实例 414

二、前馈调节器 420

三、前馈补偿的精度分析 422

四、前馈补偿函数的改进 424

五、直接数字前馈调节系统 428

六、网络综合方法 433

七、前馈调节系统的应用 444

一、纯滞后补偿的例子 452

第十二章 纯滞后补偿调节系统 452

二、纯滞后补偿原理 454

三、干扰位置对纯滞后补偿调节的影响 457

四、直接数字纯滞后补偿调节系统 460

五、纯滞后补偿调节系统与中间微分调节系统的比较 463

六、纯滞后补偿的调节误差与稳定性分析 464

七、纯滞后单元的数学近似原理 468

八、纯滞后仪表 475

九、综合函数器 480

（一）离散系统的状态方程 481

十、纯滞后预测调节 481

（三）卡尔曼滤波器在预测控制中的应用 482

（二）卡尔曼滤波 483

（四）对象纯滞后的预测调节 490

第十三章 自治解耦系统 494

一、基本解耦关系 494

二、多变量自治解耦系统 497

三、相对放大系数的定义及求法 502

四、相对放大系数定理 508

五、目的矩阵的确定 517

六、直接数字自治解耦系统 518

七、解耦与前馈混合系统应用例子 525

第三篇 特殊调节系统 527

第十四章 安全保护系统 527

一、越限报警及位式控制系统 530

二、超驰调节系统 539

三、选择性调节系统 546

四、抗积分饱和调节系统 557

五、提高工业调节系统运行可靠性的措施 574

第十五章 非线性与自适应PID调节系统 579

一、非线性PID调节 579

（一）第一类对象 580

（二）第二类对象 584

二、开关及PID双模调节系统 588

三、PID调节的自适应系统 597

（一）参考模型方法 597

（二）按照负荷预先设置整定参数方法 605

（三）被动型的PID自适应调节系统 606

（四）外加试验信号的自适应系统 608

（五）调节偏差高低频部分校正的自适应系统 611

一、程序给定调节系统 614

（一）时间程序给定器 614

第十六章 SPC调节系统 614

（二）直接数字时间程序调节系统 616

二、SPC调节器 619

三、周期性变化的给定值预估 623

四、用回归分析方法确定给定值模型 627

（一）回归分析 627

（二）高斯消去法 631

（三）非线性模型的线性化方法 633

五、经验模型及模型修改方法 636

附录 642

参考资料 645