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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 开环与闭环的概念 2

1.2.1 开环控制系统 2

1.2.2 闭环控制系统 3

1.3 过程控制系统的组成 4

1.4 过程控制系统的分类和品质指标 6

1.4.1 过程控制系统的分类 6

1.4.2 过程控制系统的过渡过程 7

1.4.3 过程控制系统的品质指标 8

1.5 过程控制系统的特点与要求 9

1.5.1 过程控制系统的特点 9

1.5.2 过程控制系统的要求 10

1.6 MATLAB软件 11

1.6.1 MATLAB界面简介 11

1.6.2 MATLAB软件的基本概念及操作 12

1.6.3 MATLAB软件在控制系统中的应用实例 14

1.7 课程定位与学习方法 15

思考题与习题 15

第2章 自动控制基本原理 17

2.1 自动控制系统的数学模型 17

2.1.1 微分方程 17

2.1.2 传递函数 18

2.1.3 系统框图 23

2.1.4 典型环节的传递函数和功能框 24

2.1.5 框图的变换与化简 27

2.1.6 用MATLAB实现系统模型的连接 29

2.2 典型被控对象的特性及建模 30

2.2.1 单容对象的特性及建模 30

2.2.2 双容对象的特性及建模 32

2.2.3 时滞对象的特性及建模 33

2.2.4 实验法建立被控对象的数学模型 34

2.3 自动控制系统的基本分析方法 35

2.3.1 时域分析法 35

2.3.2 频率特性法 45

2.4 MATLAB的仿真软件Simulink及其应用 57

2.4.1 Simulink仿真软件简介 57

2.4.2 用Simulink建立系统模型及仿真 59

2.5 实训 62

2.5.1 MATLAB仿真简单操作 62

2.5.2 单容自衡水箱液位特性的测试 63

思考题与习题 64

第3章 控制规律 68

3.1 控制系统的校正 68

3.1.1 校正的概念 68

3.1.2 校正的方式 68

3.1.3 常用校正装置 69

3.1.4 校正应用举例 69

3.2 位式控制 72

3.3 比例控制 73

3.3.1 比例控制规律及其特点 73

3.3.2 比例度 74

3.3.3 比例度对过渡过程的影响 74

3.4 积分控制 75

3.4.1 积分控制规律及其特点 75

3.4.2 比例积分控制规律与积分时间 76

3.4.3 积分时间对系统过渡过程的影响 78

3.5 微分控制 78

3.5.1 微分控制规律及其特点 78

3.5.2 比例微分控制规律及微分时间 79

3.5.3 比例微分控制系统的过渡过程 80

3.6 比例积分微分控制 80

3.7 控制系统Simulink辅助设计分析 81

3.8 实训Simulink仿真实验 85

思考题与习题 85

第4章 过程参数检测与变送 87

4.1 过程参数检测仪表概述 87

4.1.1 传感器与变送器 87

4.1.2 检测仪表的信号制与传输方式 88

4.1.3 误差的概念及表述 90

4.1.4 变送器的量程调整、零点调整和零点迁移 92

4.1.5 检测仪表的分类 93

4.2 温度检测仪表 94

4.2.1 概述 95

4.2.2 热电偶 96

4.2.3 热电阻 101

4.2.4 温度变送器 103

4.2.5 温度测量仪表的选择和安装 103

4.3 压力检测仪表 105

4.3.1 概述 106

4.3.2 压力计 108

4.3.3 压力传感器 109

4.3.4 压力变送器 111

4.3.5 压力计的选择与安装 113

4.4 流量检测仪表 114

4.4.1 概述 115

4.4.2 差压式流量计 116

4.4.3 转子流量计 118

4.4.4 其他流量计 120

4.4.5 流量检测仪表的选择 123

4.5 物位检测仪表 124

4.5.1 概述 124

4.5.2 差压式液位计 125

4.5.3 其他物位检测仪表 126

4.6 实训 129

4.6.1 压力变送器的认识与调校 129

4.6.2 认识涡轮流量计 130

思考题与习题 131

第5章 过程控制装置 132

5.1 控制器 132

5.1.1 基地式调节器和自力式调节器 132

5.1.2 电动单元式调节器 134

5.1.3 数字式控制器 138

5.2 执行器 144

5.2.1 气动执行器 145

5.2.2 电动执行器 152

5.3 其他辅助仪表 158

5.3.1 电-气转换器 158

5.3.2 阀门定位器 159

5.3.3 安全火花防爆系统及安全栅 160

5.4 实训 166

5.4.1 DDZ-Ⅲ型基型调节器的认识及调校 166

5.4.2 AI系列人工智能调节仪的认识及参数设置 168

5.4.3 电动调节阀特性测试 171

思考题与习题 172

第6章 过程控制系统 173

6.1 过程控制系统工艺流程图的绘制 173

6.1.1 识图基础 174

6.1.2 识图练习 178

6.2 简单控制系统 179

6.2.1 简单控制系统的组成 179

6.2.2 过程控制系统的设计概念 180

6.2.3 简单控制系统控制方案的设计 181

6.2.4 简单控制系统的投运和控制器参数的工程整定 184

6.3 复杂控制系统 188

6.3.1 串级控制系统 188

6.3.2 均匀控制系统 192

6.3.3 比值控制系统 194

6.3.4 前馈控制系统 195

6.3.5 其他控制系统 197

6.4 典型单元控制方案的分析与设计 200

6.4.1 流体输送设备的控制方案 200

6.4.2 传热设备的控制方案 203

6.4.3 精馏塔的控制方案 207

6.4.4 反应器的控制方案 209

6.5 实训 211

6.5.1 单容水箱液位定值控制系统 211

6.5.2 水箱液位串级控制系统 213

思考题与习题 215

第7章 过程计算机控制系统 217

7.1 计算机控制系统概述 217

7.1.1 计算机控制简述 217

7.1.2 计算机控制系统的分类 218

7.2 集散控制系统 220

7.2.1 集散控制系统的基本概念 220

7.2.2 集散控制系统的结构 221

7.2.3 HOLLiAS-MACS集散控制系统 223

7.3 现场总线控制系统 238

7.3.1 现场总线控制系统概述 238

7.3.2 几种主要现场总线简介 241

7.3.3 现场总线系统 246

7.4 实训 252

7.4.1 单闭环流量定值DCS控制 252

7.4.2 水箱液位PROFIBUS开环控制 254

思考题与习题 256

附录 258

附录A S型热电偶分度表 258

附录B K型热电偶分度表 258

参考文献 260