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第1章 过程控制系统概述 1

1.1 过程控制系统基本概念 1

1.1.1 过程控制系统的组成及分类 1

1.1.2 过程控制系统的发展概况 3

1.2 过程控制系统方块图 4

1.3 过程控制系统的过渡过程和品质指标 4

1.3.1 过程控制系统的静态与动态 4

1.3.2 过程控制系统的过渡过程 5

1.3.3 过程控制系统的品质指标 6

例题与解答 7

1.3.4 影响控制系统过渡过程品质指标的主要因素 8

1.4 管道及仪表流程图（P＆ID） 9

1.4.1 图形符号 9

1.4.2 字母代号 10

1.4.3 仪表位号 11

1.4.4 仪表符号实例 11

本章小结 12

思考题与习题 13

第2章 过程控制系统的数学建模 14

2.1 数学建模 14

2.1.1 基本概念 14

2.1.2 建立数学模型的目的 14

2.1.3 过程数学模型的求取方法 15

2.1.4 过程被控变量的选择 16

2.1.5 过程输入变量的选择 16

2.2 过程建模 17

2.3 试验建模 20

2.3.1 时域法建模 21

2.3.2 矩形脉冲法 22

2.4 描述对象特性的参数 22

2.4.1 放大系数K 22

2.4.2 时间常数T 24

2.4.3 滞后时间τ 26

例题与解答 29

本章小结 30

思考题与习题 31

第3章 控制器和执行器 32

3.1 控制器和执行器概述 32

3.2 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 32

3.2.1 双位控制 33

3.2.2 比例控制 34

3.2.3 积分控制 37

3.2.4 微分控制 38

3.3 控制器 41

3.3.1 模拟式调节器 42

3.3.2 数字式调节器 45

3.3.3 可编程序控制器 47

3.3.4 虚拟调节仪表 49

3.4 执行器 49

3.4.1 执行器的构成 49

3.4.2 执行器的分类及特点 50

3.4.3 执行器的作用方式 50

3.4.4 气动执行器 50

例题与解答 59

本章小结 59

思考题与习题 60

第4章 单回路控制系统 61

4.1 单回路控制系统概述 61

4.2 被控变量的选择 62

4.3 操作变量的选择 63

4.3.1 操作变量 63

4.3.2 对象特性对选择操作变量的影响 63

4.3.3 操作变量的选择原则 64

4.4 测量元件及变送器特性的影响 65

4.4.1 测量元件的时间常数 65

4.4.2 测量元件的纯滞后 65

4.4.3 信号的传送滞后 66

4.4.4 克服变送器滞后特性的办法 66

4.5 调节阀（执行器）的选择 67

4.6 控制器控制规律的选择 67

4.6.1 控制器控制规律的确定 67

4.6.2 控制器正、反作用的确定 69

4.7 控制器参数的工程整定 70

4.7.1 临界比例度法 71

4.7.2 衰减曲线法 71

4.7.3 经验凑试法 72

例题与解答 73

本章小结 76

思考题与习题 76

第5章 复杂控制系统 78

5.1 串级控制系统 78

5.1.1 概述 78

5.1.2 串级控制系统的工作过程 80

5.1.3 串级控制系统的特点 82

5.1.4 串级控制系统中副回路的确定 82

5.1.5 主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 84

5.1.6 控制器参数的工程整定 85

5.2 均匀控制系统 86

5.2.1 均匀控制的目的 86

5.2.2 均匀控制方案 87

5.3 比值控制系统 88

5.3.1 概述 88

5.3.2 比值控制系统的类型 89

5.4 前馈控制系统 91

5.4.1 前馈控制系统及其特点 91

5.4.2 前馈－反馈控制 92

5.4.3 前馈控制的应用场合 93

5.5 选择性控制系统 93

5.5.1 基本概念 93

5.5.2 选择性控制系统的类型 94

5.5.3 积分饱和及其防止 95

5.6 分程控制系统 96

5.6.1 概述 96

5.6.2 分程控制的应用场合 97

5.6.3 分程控制中的几个问题 99

例题与解答 99

本章小结 104

思考题与习题 104

第6章 新型控制系统 105

6.1 自适应控制系统 105

6.1.1 变增益自适应控制系统 106

6.1.2 模型参考自适应控制系统 106

6.1.3 直接优化目标函数的自适应控制系统 106

6.1.4 自校正控制系统 106

6.2 预测控制系统 107

6.2.1 预测控制的基本结构 107

6.2.2 预测控制的特点及应用 108

6.3 智能控制系统 109

6.4 专家控制系统 110

6.5 模糊控制系统 111

6.6 神经元网络控制系统 112

6.7 解耦控制系统 114

6.8 其他新型控制系统和系统故障诊断 116

6.8.1 推断控制 116

6.8.2 鲁棒控制 117

6.8.3 故障检测与故障诊断 117

本章小结 119

思考题与习题 119

第7章 典型过程单元的控制方案 121

7.1 流体输送设备的控制方案 121

7.1.1 离心泵的控制方案 121

7.1.2 往复泵的控制方案 122

7.1.3 空气压缩机的控制方案 123

7.1.4 离心式压缩机的防喘振控制 124

7.2 传热设备的自动控制 127

7.2.1 两侧均无相变化的换热器控制方案 127

7.2.2 载热体进行冷凝的加热器自动控制 129

7.2.3 冷却剂进行汽化的冷却自动控制 131

7.3 精馏塔控制方案 132

7.3.1 工艺要求 132

7.3.2 精馏塔的干扰因素 132

7.3.3 精馏塔的控制方案 133

7.4 化学反应器的控制 137

7.4.1 化学反应器的控制要求 137

7.4.2 釜式反应器的温度自动控制 137

7.4.3 固定床反应器的自动控制 138

7.4.4 流化床反应器的自动控制 139

7.5 工业锅炉的控制方案 140

7.5.1 锅炉设备的控制要求 140

7.5.2 锅炉汽包水位的控制 141

7.5.3 锅炉燃烧过程的控制 145

7.5.4 过热蒸汽温度控制 146

例题与解答 146

本章小结 148

思考题与习题 149

第8章 过程控制系统基本实训 150

8.1 实训设备概述 150

8.1.1 实验装置特点 150

8.1.2 技术规格 150

8.1.3 画面说明及操作说明 151

8.1.4 装置使用注意事项 154

8.2 简单过程控制系统 155

8.3 复杂过程控制系统 164

第9章 智能温度控制系统 176

9.1 智能温度控制系统概述 176

9.2 专家自整定温度控制器 177

9.2.1 XMA5000的功能特点 177

9.2.2 常规PID参数设置 178

9.2.3 调节器面板接线 180

9.3 温度传感器的选择与使用 180

9.4 串口通信部分 181

9.5 仪表使用注意事项 183

第10章 小型电锅炉综合实训课题举例 184

10.1 小型电锅炉过程控制课程设计 184

10.1.1 课程设计的性质、地位和任务 184

10.1.2 课程设计目标 184

10.1.3 时间分配 185

10.1.4 考核方式和成绩评定标准 185

10.1.5 课程设计参考选题与要求 185

10.1.6 参考文献 187

课程设计任务书 187

10.2 小型电锅炉过程控制综合实训 189

10.2.1 实训的目的、任务和要求 189

10.2.2 实训的教学要求 189

10.2.3 实训的内容 189

10.2.4 实习进程计划 189

10.2.5 实习纪律要求 190

10.2.6 实习报告要求 190

10.2.7 实习考核 190

综合实训示例 190

10.3 课程设计报告书写格式 191

10.3.1 设计报告的组成 191

10.3.2 版式说明 192

附录 194

附录1 拉氏变换对照 194

附录2 被测变量及仪表组合功能示例 195

附录3 工艺流程图上设备和机器图例符号 196

附录4 工艺流程图上的物料代号 198

附录5 工艺流程图上管道、管件、阀门及附件图例 198

附录6 控制阀气开、气关形式选择参考 199

参考文献 200