1 控制系统概述 2
1.1 自动控制基本概念 2
1.1.1 生活环境中的自动控制系统 2
第一篇 过程控制系统 2
1.1.2 工业生产中的自动控制系统 3
1.1.3 信息处理 4
1.1.4 生物系统 5
1.1.5 社会经济系统 5
1.2 反馈原理 5
1.2.1 反馈 5
1.2.2 负反馈系统 6
1.3.1 控制系统常用术语 7
1.2.3 正反馈系统 7
1.3 基本概念及术语 7
1.3.2 基本概念 8
1.4 控制系统分类 8
1.4.1 多种分类 8
1.4.2 按给定值分类 9
1.5 自动化技术简要发展史 9
1.5.1 工匠技巧阶段 9
1.5.2 技术化和理论化阶段 10
1.5.3 系统化和智能化阶段 10
2.1.1 传递函数概念 12
2.1 传递函数 12
2 控制系统分析 12
2.1.2 拉普拉斯变换 13
2.2 方块图 15
2.2.1 方块图的基本单元 15
2.2.2 方块图的应用 16
2.3 数学模型 17
2.3.1 概述 17
2.3.2 机理建模 18
2.3.3 实验建模 23
2.3.4 过程特性参数K、T、τ 24
2.4.2 控制系统的过渡过程 29
2.4.1 瞬态响应分析方法 29
2.4 瞬态响应法 29
2.4.3 过渡过程的品质指标 31
3 简单控制系统 33
3.1 系统组成原理及分析 33
3.1.1 系统组成原理 33
3.1.2 调节过程分析 34
3.2 简单控制系统的设计 35
3.2.1 控制系统设计概述 35
3.2.2 被控变量的选择 36
3.2.3 调节变量的选择 38
3.2.4 被控变量的测量 38
3.2.5 调节器及调节规律的选择 39
3.2.6 调节器作用方向的选择 41
3.2.7 执行器正反作用的选择 43
3.3 控制系统的投运与参数整定 43
3.3.1 投运步骤 43
3.3.2 调节器参数整定 44
4 复杂控制系统 48
4.1 串级控制系统 48
4.1.1 组成原理 48
4.1.2 调节过程 50
4.1.3 系统特点 51
4.1.4 系统设计 52
4.2.1 均匀控制原理 55
4.2 均匀控制系统 55
4.2.2 均匀控制的实现方案 56
4.3 比值控制系统 56
4.3.1 比值控制原理 56
4.3.2 比值控制系统类型 57
4.4 分程控制系统 59
4.4.1 分程控制原理 59
4.4.2 分程控制的应用 60
4.4.3 分程控制系统设计 62
4.5 选择性控制系统 62
4.5.1 选择性控制原理 62
4.5.2 选择性控制系统的类型 63
4.5.3 积分饱和问题 65
4.6 前馈控制系统 66
4.6.1 前馈控制原理 66
4.6.2 前馈控制与反馈控制的比较 66
4.6.3 前馈控制的应用 67
4.6.4 多冲量控制系统 70
5 新型控制系统 72
5.1 解耦控制 72
5.2 时滞补偿控制系统 74
5.3 软测量技术和推断控制 76
5.4 自适应控制 78
5.5 预测控制 81
5.6 智能控制 84
6 典型过程单元控制 92
6.1 流体输送设备的控制 92
6.1.1 离心泵的控制方案 93
6.1.2 往复泵的控制方案 94
6.1.3 压气机的控制方案 95
6.2 精馏塔的自动控制 96
6.2.1 工艺要求和约束条件 97
6.2.2 精馏塔的干扰因素 98
6.2.3 精馏塔的控制方案 99
6.3.1 化学反应器的控制要求 105
6.3 化学反应器的自动控制 105
6.3.2 釜式反应器的自动控制 106
6.3.3 固定床反应器的自动控制 107
6.3.4 流化床反应器的自动控制 108
6.3.5 管式热裂解反应器的自动控制 109
6.4 传热设备的自动控制 111
6.4.1 传热设备的控制目标 111
6.4.2 一般传热设备的控制方案 111
6.4.3 载热体进行冷凝的加热器自动控制 113
6.4.4 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 115
6.4.5 管式加热炉的控制方案 116
7.1 测量误差和测量仪表的性能指标 128
7.1.1 测量误差 128
7 检测元件及变送器 128
第二篇 过程控制仪表 128
7.1.2 测量仪表的性能指标 130
7.2 温度的检测及变送 133
7.2.1 温度测量的基本方法 133
7.2.2 热电偶温度计 136
7.2.3 热电阻温度计 141
7.2.4 温度变送器 142
7.2.5 测温元件的安装和使用 148
7.2.6 温度显示仪表 148
7.3.1 测压仪表 154
7.3 压力的测量及变送 154
7.3.2 压力变送器 155
7.3.3 压力计的选用和安装 158
7.4 流量的检测及变送 159
7.4.1 差压式流量计 160
7.4.2 转子流量计 163
7.4.3 涡轮流量计 165
7.4.4 电磁流量计 166
7.4.5 漩涡流量计 167
7.4.6 椭圆齿轮流量计 167
7.5.1 物位检测仪表 168
7.5 物位的检测及变送 168
7.4.7 质量流量计 168
7.5.2 差压式液位变送器 169
7.5.3 电容式物位计 171
7.5.4 液罐称重仪 172
7.5.5 检测仪表的发展趋势 173
8 调节器 176
8.1 电动控制仪表概述 176
8.2 调节器的调节规律 176
8.2.1 位式调节 177
8.2.2 PID调节规律 178
8.3.1 DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型仪表的比较 182
8.3 模拟式调节器 182
8.3.2 DDZ-Ⅱ型电动调节器 183
8.3.3 DDZ-Ⅲ型电动调节器 185
8.4 数字式调节器 186
8.4.1 单回路可编程数字调节器的特点 186
8.4.2 单回路可编程数字调节器的基本组成 187
8.4.3 单回路可编程数字调节器的功能 188
9 执行器 189
9.1 概述 189
9.2 气动执行器 190
9.2.1 气动调节阀的结构 190
9.2.2 气动薄膜调节阀的类型 191
9.2.3 调节阀的静态特性 194
9.2.4 调节阀的动态特性和变差 198
9.2.5 调节阀的选择 199
9.3 电动执行器 200
9.4 电-气转换器及电-气阀门定位器 202
9.4.1 电-气转换器 202
9.4.2 电-气阀门定位器 203
第三篇 计算机控制 215
10 过程计算机控制系统 215
10.1 概述 215
10.2 过程计算机控制系统的特点 215
10.3 过程计算机控制系统的组成 216
10.4 过程计算机控制系统的基本类型 218
10.5 数字式PID控制 219
10.6 计算机控制系统设计的一般步骤 223
11 集散控制系统 226
11.1 概述 226
11.2 集散控制系统的基本构成 228
11.3 TDC3000系统概况 230
11.4 集散控制系统的组态 238
12 可编程控制器 240
12.1 概述 240
12.2 可编程控制器的组成原理 242
12.3 可编程控制器的工作原理 248
12.4 可编程控制器应用系统设计方法 249
13 现场总线控制技术与工业以太网 251
13.1 现场总线概述 251
13.2 工业以太网 253
13.3 基金会现场总线 256
13.4 现场总线控制系统的应用 260
试卷一 270
试卷二 275
试卷三 281
试卷四 286
参考答案 291
参考文献 300