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第1章　绪论 1

1.1 过程控制概述 1

1.2 当前控制系统的发展的趋势 3

1.3 过程控制系统的组成及分类 5

1.3.1 过程控制系统的组成 5

1.3.2 过程控制系统的分类 7

1.4 过程控制的要求 8

思考题与习题 9

第2章 简单控制系统 10

2.1 典型结构和控制指标 10

2.1.1 典型结构 10

2.1.2 过渡过程的基本形式 13

2.1.3 控制指标 14

2.2 过程动态特性与建模 17

2.2.1 过程特性的基本类型 17

2.2.2 过程建模 20

2.2.3 对象各环节特性对控制品质的影响 33

2.3 控制器基本控制规律 35

2.3.1 PID控制算法 35

2.3.2 离散PID控制算法 45

2.4 单回路控制系统的设计 57

2.4.1 检测信号的获取与处理加工 57

2.4.2 执行器的若干问题 61

2.4.3 系统被控变量的选择 72

2.4.4 操纵变量的选择 73

2.4.5 控制器参数整定 73

思考题与习题 79

第3章 检测与控制仪表 81

3.1 概述 82

3.1.1 测量误差 82

3.1.2 仪表的主要性能指标 83

3.1.3 仪表防爆的基本知识 86

3.2 过程参数检测 87

3.2.1 温度测量 88

3.2.2 压力的检测 107

3.2.3 流量的检测 114

3.2.4 液位检测仪表 125

3.2.5 成分分析仪表 132

3.3 单元组合仪表 140

3.3.1 单元组合仪表的信号传输方式及信号制 141

3.3.2 变送单元 146

3.3.3 控制器单元 167

3.3.4 执行单元 191

思考题与习题 217

第4章 复杂控制系统 218

4.1 串级控制系统 218

4.1.1 串级控制系统的原理和结构 218

4.1.2 串级控制系统的特点分析 220

4.1.3 串级控制系统的设计 223

4.1.4 串级控制系统的投运和参数整定 225

4.1.5 串级控制系统的工业应用 226

4.2 均匀控制系统 228

4.2.1 基本原理与结构 228

4.2.2 控制器参数整定 232

4.2.3 需要说明的几个问题 233

4.3 比值控制系统 233

4.3.1 基本原理和结构 233

4.3.2 比值系数的确定 237

4.3.3 比值控制系统的设计及设计中的有关问题 237

4.3.4 比值控制系统的其他问题 238

4.3.5 工业应用举例 238

4.4 前馈控制系统 239

4.4.1 前馈控制系统的基本概念 239

4.4.2 前馈控制系统的几种主要结构形式 242

4.4.3 前馈控制的选用与稳定性 246

4.4.4 前馈控制系统的工程整定 247

4.4.5 前馈控制系统的工业应用 249

4.5 分程控制系统 252

4.5.1 分程控制基本原理与系统结构 252

4.5.2 分程控制系统设计和实施中的一些问题 254

4.5.3 分程控制系统的工业应用示例 255

4.6 选择性控制系统 257

4.6.1 选择性控制系统原理和结构 257

4.6.2 选择性控制系统设计和实施中的一些问题 259

4.6.3 选择性控制工业应用举例 261

思考题与习题 261

第5章 先进控制系统 268

5.1 系统关联与解耦控制 269

5.1.1 系统耦合及对控制过程的影响 269

5.1.2 相对增益 271

5.1.3 解耦控制设计方法 276

5.1.4 解耦控制系统实现中的问题 283

5.2 纯滞后补偿和内模控制 285

5.2.1 Smith（史密斯）预估补偿控制 286

5.2.2 内模控制 290

5.2.3 内模控制的应用 293

5.3 预测控制系统 295

5.3.1 预测控制的发展 295

5.3.2 预测控制的原理 296

5.3.3 预测控制的良好性质 301

5.3.4 实施预测控制系统时的注意问题 301

5.3.5 预测控制系统的稳定性和稳健性 302

5.3.6 预测控制软件包的发展历程 303

5.3.7 预测控制的应用概况 308

5.3.8 预测控制发展方向 310

5.4 软测量和推断控制系统 310

5.4.1 软测量技术的产生 311

5.4.2 软测量方法的研究现状 311

5.4.3 软测量技术的基本过程 311

5.4.4 软测量模型的建立 313

5.4.5 软测量模型的在线校正 318

5.4.6 软测量技术工业应用 318

5.4.7 软测量技术研究的方向 319

5.4.8 推断控制 320

5.5 稳态优化控制系统 323

5.5.1 基于传统模型的稳态优化方法 324

5.5.2 基于非传统模型的稳态优化方法 328

思考题与习题 330

第6章 过程控制系统的应用实例 332

6.1 精馏塔的控制 332

6.1.1 精馏原理 332

6.1.2 精馏塔的控制要求 333

6.1.3 精馏塔的干扰因素 334

6.1.4 精馏塔的基本关系 335

6.1.5 精馏塔被控变量的选择 336

6.1.6 精馏塔的基本控制方案 338

6.1.7 复杂控制在精馏塔中的应用 342

6.1.8 精馏塔的先进控制 344

6.2 锅炉设备的控制 349

6.2.1 锅炉汽包水位的控制 350

6.2.2 锅炉燃烧系统的控制 357

6.2.3 过热蒸汽系统的控制 360

6.3 传热设备的控制 361

6.3.1 传热设备的类型 361

6.3.2 传热设备的控制要求 362

6.3.3 一般传热设备的控制 362

6.3.4 蒸发器的控制 369

6.4 化学反应器的控制 372

6.4.1 化学反应器的类型 372

6.4.2 化学反应器的控制要求 374

6.4.3 化学反应速度及其影响因素 375

6.4.4 化学平衡及其影响因素 378

6.4.5 化学反应器的控制 379

6.5 生化过程的控制 385

6.5.1 生化反应过程的衡算关系 386

6.5.2 细胞生长的动力学模型 387

6.5.3 氧传递模型 388

6.5.4 生化过程的参数检测 389

6.5.5 生化过程的控制 391

6.6 冶金过程的控制 392

6.6.1 高炉炼铁生产过程的控制 393

6.6.2 转炉炼钢过程的控制 394

6.6.3 初轧生产过程的控制 395

思考题与习题 397

附录 常用管道仪表流程图设计符号 399

参考文献 402