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绪论 1

第1章 单回路反馈控制系统 10

1.1单回路的结构组成 10

1.1.1单回路控制系统的组成 10

1.1.2控制系统的框图 11

1.2控制系统的过渡过程及其性能指标 12

1.2.1控制系统的过渡过程及形式 13

1.2.2控制系统的性能指标 14

1.3被控过程的数学模型 17

1.3.1被控对象的动态特性 17

1.3.2过程数学模型的表达形式与对模型的要求 19

1.3.3建立过程数学模型的基本方法 21

1.3.4常用的辨识建模方法 22

1.4被控变量和操纵变量的选择 29

1.4.1被控变量的选择 29

1.4.2对象特性对控制质量的影响 31

1.4.3操纵变量的选择 38

1.5测量变送环节的选择 39

1.5.1测量变送环节的性能 39

1.5.2测量误差 41

1.5.3对测量变送信号的处理 42

1.6控制阀的选择 43

1.6.1控制阀结构形式的选择 44

1.6.2控制阀口径的选择 44

1.6.3控制阀气开、气关形式的选择 44

1.6.4控制阀的流量特性 45

1.6.5控制阀流量特性的选择 47

1.6.6阀门定位器的选择 49

1.7控制规律及控制器作用的确定 50

1.7.1比例控制作用对控制品质的影响 50

1.7.2比例积分控制作用对控制品质的影响 52

1.7.3比例积分微分控制作用对控制品质的影响 53

1.7.4控制规律及控制器正反作用的选择 56

1.7.5控制器参数整定的方法 57

1.7.6控制系统的投运 63

思考题与习题 63

第2章 常用复杂控制系统 66

2.1串级控制系统 66

2.1.1串级控制系统的基本原理 66

2.1.2串级控制系统的分析 68

2.1.3串级控制系统的设计 69

2.1.4串级控制系统的投运及参数整定 71

2.2前馈控制系统 72

2.2.1前馈控制系统的基本原理和特点 73

2.2.2前馈控制系统的主要结构形式 76

2.2.3前馈控制规律的实施 79

2.2.4前馈控制系统的参数整定 80

2.3纯滞后补偿 83

2.3.1史密斯预估控制 83

2.3.2史密斯补偿的实现 84

2.4内模控制 86

2.5系统关联与解耦控制 89

2.5.1系统关系分析 89

2.5.2相对增益 89

2.5.3解耦控制设计方法 93

思考题与习题 96

第3章 特殊控制系统 99

3.1比值控制系统 99

3.1.1比值控制的基本原理和主要结构形式 99

3.1.2比值控制系统的类型 99

3.1.3比值系数的计算 103

3.1.4比值控制的实施方法 104

3.1.5比值控制系统的设计、投运及参数整定 105

3.2均匀控制系统 106

3.2.1均匀控制系统的基本原理 106

3.2.2均匀控制系统的主要结构形式 107

3.2.3均匀控制系统控制规律的选择及参数整定 108

3.3分程控制系统 109

3.3.1概述 109

3.3.2分程控制应用的场合 110

3.4选择性控制系统 113

3.4.1用于设备软保护的选择性控制 113

3.4.2防积分饱和的措施 116

思考题与习题 117

第4章 先进控制系统 119

4.1模型预测控制 119

4.1.1预测控制问题的提出 119

4.1.2模型预测控制的主要特征 120

4.1.3几种常见的模型预测控制算法 121

4.2模糊控制 127

4.2.1模糊逻辑基础 127

4.2.2模糊控制系统 131

4.2.3模糊控制器设计 133

4.3神经网络控制 136

4.3.1神经网络的概念 136

4.3.2神经网络控制 139

4.4专家控制 141

4.4.1专家系统概述 141

4.4.2专家控制系统 142

4.4.3专家控制器 145

4.5自适应控制 148

4.5.1增益调度自适应控制 148

4.5.2模型参考自适应控制 150

4.5.3自校正控制 151

思考题与习题 154

第5章 计算机控制系统 155

5.1直接数字控制系统 157

5.1.1直接数字控制系统的原理 158

5.1.2直接数字控制系统的组成 158

5.1.3 DDC中的PID算式 159

5.2 PID控制算法 162

5.2.1数字PID控制算式 162

5.2.2数字PID改进算式 164

5.2.3数字式PID调节参数的整定 166

5.3集散控制系统 169

5.3.1集散控制系统概述 169

5.3.2集散控制系统的主要特点 170

5.3.3集散控制系统的组成 170

5.3.4集散控制系统的功能 172

5.4现场总线控制系统 173

5.4.1现场总线控制系统概述 174

5.4.2现场总线控制系统的主要特点 174

5.4.3几种典型的现场总线 175

5.4.4现场总线控制系统的组成 177

5.4.5现场总线控制系统的功能 179

5.4.6发展中的现场总线系统 181

5.5工业以太网技术 182

5.5.1工业以太网概况 182

5.5.2 Ethernet应用于工业现场的关键技术 182

5.5.3工业以太网协议 184

5.5.4工业以太网的优势 185

5.5.5工业以太网在控制领域的应用现状 186

5.6无线现场仪表与网络 187

思考题与习题 188

第6章 流体输送设备的控制 189

6.1泵及压缩机的控制方案 189

6.1.1泵和管路系统的静态特性及泵的控制方案 189

6.1.2离心泵的控制方案 190

6.1.3容积式泵的控制方案 192

6.2离心式压缩机的防喘振控制 193

6.2.1离心式压缩机的特性曲线与喘振 194

6.2.2防喘振控制系统 195

思考题与习题 197

第7章 传热设备的控制 198

7.1概述 198

7.1.1传热设备的结构类型 198

7.1.2传热设备的静态数学模型 198

7.2换热设备的控制 201

7.2.1换热器的控制 201

7.2.2蒸汽加热器的控制 202

7.2.3冷凝冷却器的控制 202

7.3加热炉的控制 203

7.3.1加热炉的简单控制 204

7.3.2加热炉的串级控制 205

7.3.3加热炉的安全联锁保护系统 207

7.3.4加热炉的热效率控制 208

7.4锅炉控制 210

7.4.1汽包水位的控制 211

7.4.2燃烧控制系统 218

7.4.3过热蒸汽系统的控制 220

思考题与习题 221

第8章 精馏塔的控制 223

8.1精馏塔的控制目标 223

8.1.1连续精馏装置和流程 223

8.1.2精馏塔的基本形式 224

8.1.3精馏塔的控制目标 226

8.2精馏塔的特性 227

8.2.1精馏塔的静态特性 227

8.2.2精馏塔的动态特性 230

8.3精馏塔质量指标的选取 232

8.3.1灵敏板的温度控制 232

8.3.2温差控制 232

8.3.3双温差控制 233

8.4精馏塔的基本控制方案 234

8.4.1塔压控制 235

8.4.2物料平衡控制 236

8.4.3质量指标控制 237

8.4.4内回流控制 242

思考题与习题 243

第9章 化学反应器的控制 245

9.1概述 245

9.1.1化学反应的一些基本概念 245

9.1.2化学反应器的类型 249

9.2反应器的基本控制方案 250

9.2.1温度被控变量的选择 251

9.2.2以温度作为控制指标的控制系统 253

9.2.3几种典型反应器的控制方案 256

思考题与习题 258

第10章 炼油工业生产过程控制 259

10.1炼油工业概述 259

10.2常减压蒸馏生产过程控制 261

10.2.1常减压蒸馏工艺概述 262

10.2.2常减压蒸馏过程工艺流程概述 263

10.2.3常减压蒸馏过程的常规控制 265

10.3催化裂化生产过程控制 272

10.3.1催化裂化装置的组成 273

10.3.2催化裂化工艺流程概述 275

10.3.3催化裂化的常规控制 277

10.4催化重整生产过程控制 281

10.4.1催化重整工艺概述 281

10.4.2催化重整过程的常规控制方案 283

10.5延迟焦化生产过程控制 286

10.5.1延迟焦化装置的工艺概述 287

10.5.2延迟焦化过程的常规控制方案 288

参考文献 291