第1章 绪论 1
1.1过程控制概述 1
1.1.1过程控制的特点、任务及要求 1
1.1.2过程控制的发展概况 6
1.1.3过程控制系统的组成、分类及性能指标 7
1.2自动化仪表概述 10
1.2.1自动化仪表的分类与发展 10
1.2.2自动化仪表的信号制与能源供给 13
1.2.3安全防爆仪表与安全防爆系统 13
思考题与习题 15
第2章 过程参数的检测与变送 17
2.1参数检测与变送概述 17
2.1.1检测仪表 17
2.1.2检测误差 18
2.1.3检测仪表的基本特性 20
2.1.4变送器的构成原理 23
2.1.5变送器的信号传输方式 25
2.2温度的检测与变送 26
2.2.1温度检测方法 26
2.2.2典型模拟式温度变送器 34
2.2.3智能式温度变送器 40
2.3压力的检测与变送 42
2.3.1压力的概念及其检测 42
2.3.2 DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差压变送器 44
2.3.3电容式差压变送器 48
2.3.4智能式差压变送器 50
2.4流量的检测与变送 53
2.4.1流量的概念与检测方法 53
2.4.2典型流量检测仪表 54
2.5物位的检测与变送 58
2.5.1物位检测的主要方法 58
2.5.2典型物位检测仪表 59
2.6成分的检测与变送 62
2.6.1概述 62
2.6.2红外式气体成分的检测及仪表 63
2.6.3氧气成分的检测及仪表 64
2.6.4多种组分的检测及仪表 68
思考题与习题 70
第3章 过程控制仪表 72
3.1过程控制仪表概述 72
3.2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器 73
3.2.1比例积分微分调节规律 73
3.2.2 DDZ-Ⅲ型PID基型调节器 76
3.3数字式控制器 85
3.3.1数字式控制器的基本构成 86
3.3.2数字式控制器实例 87
3.4执行器 92
3.4.1执行器的构成原理 92
3.4.2气动执行器的应用 95
3.4.3电／气转换器与阀门定位器 101
3.4.4智能式电动执行器 102
3.5安全栅 104
3.5.1齐纳式安全栅 104
3.5.2隔离式安全栅 106
思考题与习题 108
第4章 被控过程的数学模型 110
4.1过程建模的基本概念 110
4.1.1被控过程的数学模型及其作用 110
4.1.2被控过程的特性 111
4.1.3过程建模方法 114
4.2解析法建立过程的数学模型 116
4.2.1解析法建模的一般步骤 116
4.2.2单容过程的解析法建模 116
4.2.3多容过程的解析法建模 119
4.3试验法建立过程的数学模型 122
4.3.1响应曲线法 123
4.3.2最小二乘法 130
思考题与习题 139
第5章 简单控制系统的设计 143
5.1简单控制系统设计概述 143
5.1.1控制系统设计任务及开发步骤 144
5.1.2设计中需要注意的有关问题 145
5.2控制方案的确定 146
5.2.1被控参数的选取 146
5.2.2控制参数的选择 147
5.2.3被控参数的测量与变送 150
5.2.4调节规律对控制质量的影响及其选择 151
5.2.5执行器的选择 157
5.2.6调节器正／反作用方式的选择 157
5.3调节器的参数整定 158
5.3.1调节器参数整定的理论基础 158
5.3.2调节器参数的整定 160
5.3.3 PID调节器参数的自整定 165
5.4单回路控制系统设计实例 170
5.4.1干燥过程的控制系统设计 170
5.4.2储槽液位过程控制系统的设计 172
思考题与习题 173
第6章 常用高性能过程控制系统 177
6.1串级控制系统 177
6.1.1串级控制的基本概念 177
6.1.2串级控制系统的控制效果 178
6.1.3串级控制系统的适用范围 183
6.1.4串级控制系统的设计 185
6.1.5串级控制系统的参数整定 188
6.2前馈控制系统 190
6.2.1前馈控制的基本概念 190
6.2.2前馈控制的特点及局限性 191
6.2.3静态补偿与动态补偿 192
6.2.4前馈-反馈复合控制 192
6.2.5引入前馈控制的原则及应用实例 193
6.3大滞后过程控制系统 195
6.3.1大滞后过程概述 195
6.3.2史密斯预估控制 195
6.3.3改进型史密斯预估控制 197
6.3.4内模控制 199
思考题与习题 202
第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统 205
7.1比值控制系统 205
7.1.1比值控制概述 205
7.1.2比值控制系统的设计 208
7.1.3比值控制系统的参数整定 212
7.2均匀控制系统 212
7.2.1均匀控制的提出及其特点 212
7.2.2均匀控制系统的设计 214
7.3分程控制系统 216
7.3.1分程控制概述 216
7.3.2分程控制系统的设计 217
7.3.3分程控制系统的应用 219
7.4自动选择性控制系统 220
7.4.1自动选择性控制概述 220
7.4.2系统的类型及工作过程 221
7.4.3自动选择性控制系统的设计 222
思考题与习题 224
第8章 复杂过程控制系统 228
8.1序言 228
8.2多变量解耦控制系统 228
8.2.1耦合过程及其要解决的问题 228
8.2.2相对增益与相对增益矩阵 229
8.2.3解耦控制系统的设计 234
8.3适应过程参数变化的控制系统 239
8.3.1适应静态增益变化的控制系统 239
8.3.2适应纯滞后时间变化的控制系统 241
8.3.3适应时间常数变化的控制系统 243
8.4推理控制系统 245
8.4.1推理控制系统的组成 245
8.4.2推理-反馈控制系统 248
8.4.3输出可测条件下的推理控制系统 249
8.5预测控制系统 252
8.5.1预测模型 252
8.5.2参考轨迹 255
8.5.3优化算法 255
8.6模糊控制 257
8.6.1模糊控制及其特点 257
8.6.2预备知识 257
8.6.3模糊控制的基本原理与构成 259
8.6.4模糊控制系统的设计 260
思考题与习题 267
第9章 基于网络的过程计算机控制系统 270
9.1集散控制系统 270
9.1.1集散控制系统概述 270
9.1.2集散控制系统的递阶结构 277
9.1.3集散控制系统的通信网络 282
9.1.4集散控制系统的软件及组态 285
9.2基于现场总线的过程控制系统 288
9.2.1现场总线的基本概念 288
9.2.2现场总线的通信模型 290
9.2.3基于现场总线的控制系统的设计 295
思考题与习题 299
第10章 典型生产过程控制与工程设计 300
10.1典型生产过程控制 300
10.1.1电厂锅炉的过程控制 300
10.1.2精馏塔的过程控制 306
10.2过程控制系统的工程设计 311
10.2.1工程设计的目的和主要内容 311
10.2.2工程设计的具体步骤 312
10.2.3控制系统的抗干扰和接地设计 315
思考题与习题 319
附录 322
附录A 322
附录B 323
参考文献 325