第1章 热工过程自动控制概述 1
1.1自动控制系统的基本结构 1
1.2自动控制系统中的基本参数 4
1.3控制系统的静态特性和动态特性 6
1.4控制系统的分类 6
1.5控制系统的质量评定 9
习题 10
第2章 自动控制系统的数学描述 12
2.1拉普拉斯变换 12
2.1.1拉氏变换的定义 12
2.1.2拉氏变换的主要性质 12
2.1.3常用函数的拉氏变换 17
2.1.4拉氏反变换 20
2.1.5利用拉氏变换解微分方程 23
2.2系统的动态特性 24
2.2.1微分方程 24
2.2.2传递函数 25
2.2.3输入响应法 28
2.2.4频率响应法 28
2.2.5状态变量表示法 30
2.3环节的连接方式和典型环节的动态特性 31
2.3.1环节的基本连接方式 31
2.3.2典型环节的动态特性 34
2.4物理系统传递函数的推导 42
2.4.1系统的方框图表示 42
2.4.2方框图的等效变换 43
2.4.3求RLC电路传递函数的等效阻抗法 48
2.5信号流图 48
2.5.1信号流图的结构和术语 48
2.5.2信号流图的画法 49
2.5.3信号流图的化简 51
2.5.4梅逊公式 53
习题 55
第3章 系统分析 59
3.1系统分析的基本概念 59
3.1.1系统分析的一般方法 59
3.1.2系统的传递函数和系统的稳定性 60
3.1.3传递函数的分子对瞬态响应的影响 61
3.1.4反馈控制系统对不同扰动的响应特性 63
3.2劳斯稳定判据 65
3.2.1系统稳定的必要而不充分条件 65
3.2.2劳斯判据 65
3.2.3劳斯判据用于低阶系统 70
3.2.4劳斯判据的推广 71
3.3奈奎斯特稳定判据 72
3.3.1幅角定理 72
3.3.2奈氏准则 74
3.3.3广义频率特性 83
3.3.4对数坐标图——伯德图 85
3.3.5最小相位系统及其稳定性裕度 87
3.4一阶系统分析 89
3.4.1一阶系统的瞬态响应 89
3.4.2一阶系统的过渡时间 90
3.5二阶系统分析 90
3.5.1二阶系统的稳定性分析 91
3.5.20＜？＜1时典型二阶系统分析 93
3.5.3二阶系统的频率特性 98
3.5.4一般二阶系统分析 100
3.6高阶系统分析 102
3.6.1闭环主导极点 102
3.6.2高阶系统的瞬态响应分析 102
3.7系统分析的根轨迹法 104
3.7.1根轨迹的基本概念 104
3.7.2根轨迹的作图规则 105
3.7.3含有纯迟延环节系统的根轨迹 110
习题 113
第4章 热工过程自动调节系统的分析和整定 117
4.1热工对象的动态特性 117
4.1.1热工对象动态特性的特点 117
4.1.2用特征参数近似表示对象的动态特性 118
4.1.3热工对象的传递函数 120
4.1.4由飞升曲线求取传递函数中的参数 121
4.1.5热工对象的频率特性 125
4.2调节规律和调节器 126
4.2.1三种基本调节规律 126
4.2.2工业调节器的动态特性 128
4.3单回路调节系统的分析 129
4.3.1稳定性分析 130
4.3.2调节系统的静态偏差 135
4.3.3调节系统的动态偏差 136
4.3.4调节系统的调节时间 139
4.4单回路调节系统的整定 146
4.4.1保证稳定性指标的计算整定方法 146
4.4.2图表整定法 150
4.4.3实验整定法 150
4.5利用根轨迹法整定调节系统 153
4.5.1采用P调节器的系统的根轨迹法整定 153
4.5.2采用PD调节器的系统的根轨迹法整定 154
4.5.3采用PI调节器的系统的根轨迹法整定 157
4.5.4采用PID调节器的系统的根轨迹法整定 158
4.6复杂调节系统 159
4.6.1串级调节系统 160
4.6.2前馈-反馈控制系统 163
4.6.3解耦控制 164
4.6.4纯迟延补偿 174
习题 178
第5章 火力发电厂大型单元机组自动控制系统 181
5.1火力发电厂大型单元机组的生产过程及其自动控制 181
5.1.1单元机组的生产过程 181
5.1.2单元机组自动控制系统的组成 183
5.1.3单元机组自动控制系统中的协调控制级 183
5.1.4单元机组自动控制系统中的基础控制级 184
5.2单元机组负荷控制系统 186
5.2.1单元机组动态特性 186
5.2.2锅炉跟随汽轮机的负荷调节系统 188
5.2.3汽轮机跟随锅炉的负荷调节系统 189
5.2.4协调控制方式 191
5.2.5实际负荷控制系统举例 196
5.3单元机组汽包锅炉燃烧控制系统 198
5.3.1汽压被控对象的生产过程 199
5.3.2汽压被控对象的动态特性 200
5.3.3燃料量控制子系统 202
5.3.4送风量控制子系统 205
5.3.5引风量控制子系统 207
5.3.6燃烧调节系统的整定 207
5.4给水控制系统 211
5.4.1汽包水位被控对象的动态特性 211
5.4.2前馈-反馈给水调节系统 213
5.4.3串级给水调节系统 217
5.4.4全程给水调节系统 217
5.5汽温控制系统 222
5.5.1过热汽温被控对象的动态特性 222
5.5.2串级过热汽温控制系统 224
5.5.3过热汽温控制系统的工程设计实例 225
5.5.4改善过热汽温调节性能的措施 226
5.6超临界压力机组控制系统 227
5.6.1超临界锅炉的特点 228
5.6.2超临界机组的动态特性 230
5.6.3超临界机组的控制策略 232
5.7循环流化床控制系统 235
5.7.1CFB原理和特点 235
5.7.2CFB的动态特性 236
5.7.3CFB控制的原则方案 240
习题 243
第6章 控制系统的状态空间分析方法 247
6.1用状态空间方法描述系统的动态特性 247
6.1.1基本概念 247
6.1.2系统特性的状态变量描述方法 248
6.1.3物理系统状态变量的选取 250
6.1.4传递函数和状态空间描述 254
6.1.5状态空间表达式的变换 260
6.2线性定常系统的运动分析 266
6.2.1矩阵指数 267
6.2.2状态方程的求解 270
6.2.3线性定常系统的状态转移阵 272
6.2.4线性定常系统的稳定性 275
6.3系统的可控性和可观性 278
6.3.1线性定常系统的可控性 278
6.3.2线性定常系统的可观性 283
6.3.3线性系统的结构分解 286
6.3.4可控性可观性和传递函数的关系 291
6.4线性系统的状态反馈控制 292
6.4.1状态反馈的基本概念 292
6.4.2状态反馈控制系统的极点配置 294
6.4.3稳态性能的改进 297
6.5最优控制概述 299
6.5.1最优控制的提法 299
6.5.2最优控制的基本关系式 301
6.5.3线性系统的二次型最优控制 302
6.5.4线性定常系统的无限时间最优控制 305
6.5.5输出最优调节器 307
习题 308
第7章 离散控制系统 312
7.1离散控制系统的基本结构 312
7.1.1离散控制系统的结构 312
7.1.2连续信号的采样 312
7.1.3连续信号的恢复 315
7.2z变换 317
7.2.1z变换的定义 317
7.2.2z变换的性质 318
7.2.3z变换的求取方法 321
7.2.4z反变换 324
7.3离散系统的数学描述 326
7.3.1差分方程 326
7.3.2脉冲传递函数 326
7.3.3离散系统的脉冲响应 327
7.3.4离散系统的方框图表示 327
7.3.5利用方框图求脉冲传递函数或输出z变换 329
7.4离散系统的稳定性 332
7.4.1脉冲传递函数极点与系统稳定性 332
7.4.2代数准则 334
7.4.3频率准则 336
7.4.4采样时间T对系统稳定性的影响 336
7.5广义z变换及其应用 339
7.5.1广义z变换 339
7.5.2含有纯迟延的控制系统的分析 341
7.5.3连续时间环节在非采样时刻的输出 342
7.6数字控制器的设计 343
7.6.1离散控制系统设计的一般方法 343
7.6.2最少拍控制系统 345
7.6.3无波纹的最少拍控制系统 351
7.6.4以最少拍系统为基础的最小方差控制 354
7.7模拟调节器的数字模拟 355
7.7.1理想PID调节规律的实现 355
7.7.2离散PID调节系统的试验整定 357
7.7.3PID控制算法的发展 359
7.7.4PID调节规律的脉冲传递函数 362
7.8含有纯滞后对象的控制系统 363
7.8.1Dahlin算法 363
7.8.2振铃现象及其消除 365
7.9D（z）在数字计算机上的实现 368
7.9.1直接程序计算法 368
7.9.2串联程序计算法 369
7.9.3并联程序计算法 370
习题 371
第8章 先进过程控制系统简介 374
8.1预测控制 374
8.1.1预测控制的基本原理 375
8.1.2模型算法预测控制 376
8.1.3动态矩阵控制 380
8.1.4广义预测控制 384
8.2自适应控制 389
8.2.1模型参考自适应控制 389
8.2.2自校正控制 393
8.2.3PID参数的自整定 399
8.3智能控制概述 401
8.3.1专家控制系统与专家控制器 402
8.3.2模糊控制 405
8.3.3神经网络控制 411
习题 418
参考文献 420