普通高等教育仪器类“十三五”规划教材 过程控制系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1过程控制系统发展概述 1

1.2过程控制系统的特点、任务及目标 3

1.2.1过程控制系统的特点 3

1.2.2过程控制系统的任务及目标 4

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 6

1.4过程控制系统的性能指标 8

习题 10

第2章 被控过程的数学模型 11

2.1被控过程的数学模型简介 11

2.1.1数学模型的要求 11

2.1.2建立被控过程数学模型的方法 12

2.2解析法建立过程的数学模型 13

2.2.1解析法建模的基本原理和一般步骤 13

2.2.2自衡过程的数学模型建立 14

2.2.3非自衡过程建模 18

2.3测试法建立过程的数学模型 19

2.3.1阶跃响应曲线法建模 20

2.3.2最小二乘法建立被控过程的数学模型 27

习题 32

第3章 过程控制参数检测与变送 35

3.1过程参数检测与变送概述 35

3.1.1基本概念 35

3.1.2自动化单元仪表的工作特性 36

3.1.3误差概念 37

3.2温度检测与变送 39

3.2.1温度检测方法 39

3.2.2典型模拟式温度变送器 48

3.2.3智能式温度变送器 54

3.3压力检测与变送 56

3.3.1压力的概念及其检测 56

3.3.2 DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差压变送器 59

3.3.3电容式差压变送器 63

3.4流量的检测与变送 66

3.4.1流量的概念与检测方法 66

3.4.2典型流量检测仪表 67

3.5物位检测与变送 74

3.5.1物位检测的主要方法 74

3.5.2典型物位检测仪表 74

习题 78

第4章 过程控制仪表 80

4.1过程控制仪表概述 80

4.1.1过程控制仪表的发展 81

4.1.2过程控制仪表的分类 82

4.1.3控制仪表的功能 83

4.2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器 83

4.2.1比例积分微分调节器 83

4.2.2 DDZ-Ⅲ型PID基型调节器 90

4.3数字式控制器 94

4.3.1信号采样保持及A/D转换 95

4.3.2数据处理与滤波 95

4.3.3数字PID控制算法 98

4.3.4输出处理 100

4.4执行器 101

4.4.1执行器的构成原理 101

4.4.2气动执行器的应用 102

4.4.3电-气转换器的应用 110

4.4.4智能式电动执行器 112

4.4.5执行器的选择与计算 113

4.5安全栅 115

4.5.1安全火花防爆系统 116

4.5.2齐纳式安全栅 117

4.5.3隔离式防爆栅 118

习题 120

第5章 过程控制系统设计 122

5.1过程控制系统设计步骤 122

5.2确定控制变量与控制方案 124

5.2.1确定控制目标 124

5.2.2确定控制方案 125

5.3过程控制系统硬件选择 129

5.3.1控制装置的选择 129

5.3.2测量仪表和传感器的选择 132

5.4节流元件计算 133

5.4.1流量计算的有关基本概念 133

5.42流量计类型 134

5.43节流元件 137

5.5调节阀选择 138

习题 139

第6章 简单控制系统的设计 140

6.1简单控制系统设计概述 140

6.1.1控制系统设计任务及开发步骤 141

6.1.2设计中需要注意的问题 143

6.2控制方案的确定 143

6.2.1被控参数的选择 143

6.2.2控制参数的选择 145

6.2.3被控参数的测量与变送 147

6.2.4调节规律对控制质量的影响及其选择 150

6.2.5执行器的选择 151

6.2.6调节器作用方式的选择 152

6.3调节器参数的整定 152

6.3.1调节器参数整定的理论基础 152

6.3.2调节器参数的整定方法 153

6.4单回路控制系统设计实例 156

习题 160

第7章 常用高性能控制系统 163

7.1串级控制系统 163

7.1.1串级控制系统的提出 163

7.1.2串级控制系统的组成 165

7.1.3串级控制系统的工作过程 167

7.1.4串级控制系统的分析 168

7.1.5串级控制系统的设计 172

7.1.6串级控制系统的整定方法 180

7.1.7串级控制系统的应用举例 181

7.2前馈控制系统 185

7.2.1前馈控制系统的基本概念 185

7.2.2前馈控制系统的特点及局限 186

7.2.3前馈-反馈控制系统 187

7.2.4应用举例 188

7.3大滞后过程控制系统 189

7.3.1大滞后过程与常规控制方案 189

7.3.2大滞后过程的预估补偿控制 191

7.3.3应用举例 193

习题 196

第8章 实现特殊要求的过程控制系统 198

8.1比值控制 198

8.1.1比值控制原理 198

8.1.2比值控制系统设计 202

8.1.3比值控制系统参数整定 204

8.2均匀控制系统 204

8.2.1均匀控制系统概述 204

8.2.2均匀控制系统的设计 207

8.3分程控制系统 208

8.3.1分程控制的概念 208

8.3.2分程控制系统的设计 209

8.3.3分程控制系统的应用 210

8.4自动选择性控制系统 213

8.4.1自动选择性控制的概念 213

8.4.2自动选择性控制系统的类型及工作过程 213

8.4.3自动选择性控制系统的设计 217

习题 218

第9章 复杂过程控制系统 220

9.1序言 220

9.2多变量解耦控制系统 221

9.2.1耦合过程及其要解决的问题 222

9.2.2相对增益与相对增益矩阵 224

9.2.3解耦控制系统的设计 227

9.3适应过程参数变化的控制系统 231

9.3.1适应静态增益变化的控制系统 232

9.3.2适应滞后时间变化的控制系统 233

9.3.3适应时间常数变化的控制系统 235

9.4推理控制系统 236

9.4.1推理控制系统的组成 236

9.4.2推理-反馈控制系统 239

9.4.3输出可测条件下的推理控制系统 240

9.5预测控制系统 241

9.5.1预测模型 242

9.5.2参考轨迹 243

9.5.3优化算法 243

9.6模糊控制 244

9.6.1模糊控制及其特点 244

9.6.2预备知识 245

9.6.3模糊控制的基本原理与控制 247

9.6.4模糊控制系统设计 248

习题 251

第10章 网络化过程控制系统 252

10.1集散控制系统 252

10.1.1集散控制系统概述 252

10.1.2集散控制系统的递阶结构 260

10.1.3集散控制系统的通信网络 263

10.1.4集散控制系统的应用 265

10.2基于现场总线的控制系统 267

10.2.1现场总线的基本概念 267

10.2.2现场总线的标准 268

10.2.3基于现场总线的控制系统设计 272

10.3工业以太网 274

10.3.1工业以太网概述 274

10.3.2 OPC技术 275

10.3.3现代生产企业网络结构 278

习题 280

第11章 典型生产过程控制与工程设计 281

11.1典型生产过程控制 281

11.1.1电厂锅炉的过程控制 281

11.1.2精馏塔的过程控制 288

11.2过程控制系统的工程设计 294

11.2.1工程设计的目的和主要内容 294

11.2.2工程设计的具体步骤 295

11.2.3控制系统的抗干扰和接地设计 297

习题 300

参考文献 302