第1章 概述 1
1.1过程控制的要求与任务 1
1.2过程控制系统的组成与特点 3
1.2.1过程控制系统的组成 3
1.2.2过程控制系统的特点 5
1.3过程控制系统的性能指标 6
1.3.1单项性能指标 7
1.3.2综合性能指标 7
1.4过程控制系统的设计 8
1.4.1确定系统变量 9
1.4.2确定控制方案 10
1.4.3过程控制系统硬件选择 10
1.4.4设计安全保护系统 11
1.4.5系统调试和投运 11
1.5过程控制的发展与趋势 12
1.5.1过程控制装置的进展 12
1.5.2过程控制策略的进展 15
本章小结 15
习题 16
第2章 被控过程的数学模型 17
2.1过程模型概述 17
2.1.1被控过程的动态特性 17
2.1.2数学模型的表达形式与要求 20
2.1.3建立过程数学模型的基本方法 23
2.2机理法建模 24
2.2.1单容对象的传递函数 24
2.2.2多容对象的传递函数 28
2.3测试法建模 31
2.3.1对象特性的实验测定方法 31
2.3.2测定动态特性的时域法 32
2.3.3测定动态特性的频域法 39
2.4利用MATLAB建立过程模型 41
本章小结 47
习题 47
第3章 执行器 49
3.1气动调节阀的结构 49
3.1.1气动执行机构 49
3.1.2阀 50
3.1.3阀门定位器 52
3.2调节阀的流量系数 52
3.2.1调节阀的流量方程 52
3.2.2流量系数的定义 53
3.2.3流量系数计算 54
3.3调节阀结构特性和流量特性 58
3.3.1调节阀的结构特性 59
3.3.2调节阀的流量特性 61
3.3.3调节阀的可调比 65
3.4气动调节阀的选型 67
3.4.1调节阀结构形式的选择 67
3.4.2调节阀气开与气关形式的选择 68
3.4.3调节阀流量特性的选择 69
3.4.4调节阀口径的确定 70
3.5利用MATLAB确定调节阀的口径 76
本章小结 82
习题 83
第4章PID控制原理 84
4.1 PID控制的特点 84
4.2比例控制（P控制） 85
4.2.1比例控制的调节规律和比例带 85
4.2.2比例控制的特点 86
4.2.3比例带对控制过程的影响 88
4.3比例积分控制（PI控制） 90
4.3.1积分控制的调节规律 90
4.3.2比例积分控制的调节规律 92
4.3.3积分饱和现象与抗积分饱和的措施 93
4.4比例积分微分控制（PID控制） 95
4.4.1微分控制的调节规律 95
4.4.2比例微分控制的调节规律 95
4.4.3比例微分控制的特点 96
4.4.4比例积分微分控制的调节规律 97
4.5数字PID控制 98
4.5.1基本的数字PID控制算法 99
4.5.2改进的数字PID控制算法 100
4.6利用MATLAB实现PID控制规律 102
本章小结 106
习题 107
第5章 简单控制系统 108
5.1简单控制系统的分析 108
5.1.1控制系统的工作过程 108
5.1.2简单控制系统的组成 109
5.1.3简单离散控制系统的组成 111
5.2简单控制系统的设计 112
5.2.1被控变量和操作变量的选择 112
5.2.2检测变送仪表的选择 115
5.2.3控制器的选型 117
5.3简单控制系统的整定 121
5.3.1控制器参数整定的基本要求 122
5.3.2 PID控制器参数的工程整定 123
5.3.3 PID控制器参数的自整定 131
5.4简单控制系统的投运 133
5.5简单控制系统的故障与处理 135
5.6利用MATLAB对简单控制系统进行仿真 137
5.6.1利用MATLAB对PID控制器参数进行整定 137
5.6.2利用Simulink对PID控制器参数进行自整定 140
本章小结 144
习题 144
第6章 串级控制系统 146
6.1串级控制系统的基本概念 146
6.1.1串级控制的提出 146
6.1.2串级控制系统的组成 149
6.1.3串级控制系统的工作过程 149
6.2串级控制系统的分析 151
6.2.1增强系统的抗干扰能力 151
6.2.2改善对象的动态特性 153
6.2.3对负荷变化有一定的自适应能力 155
6.3串级控制系统的设计 155
6.3.1副回路的选择 156
6.3.2主、副回路工作频率的选择 157
6.3.3主、副控制器的选型 160
6.4串级控制系统的整定 162
6.4.1逐步逼近法 163
6.4.2两步整定法 163
6.4.3一步整定法 164
6.5串级控制系统的投运 165
6.6利用MATLAB对串级控制系统进行仿真 165
本章小结 171
习题 171
第7章 补偿控制系统 172
7.1补偿控制的原理 172
7.2前馈控制系统 173
7.2.1前馈控制的概念 173
7.2.2前馈控制系统的结构 174
7.2.3前馈控制系统的设计 180
7.2.4前馈控制系统的整定 184
7.3大迟延控制系统 187
7.3.1大迟延系统的概述 187
7.3.2大迟延控制系统的设计 187
7.4利用MATLAB对补偿控制系统进行仿真 194
本章小结 197
习题 197
第8章 特殊控制系统 198
8.1比值控制系统 198
8.1.1比值控制的概念 198
8.1.2比值控制系统的类型 199
8.1.3比值控制系统的设计 203
8.1.4控制器的选型和整定 210
8.2均匀控制系统 212
8.2.1均匀控制的概念 212
8.2.2均匀控制系统的设计 213
8.2.3均匀控制系统的整定 216
8.3分程控制系统 217
8.3.1分程控制的概念 217
8.3.2分程控制系统的应用 218
8.3.3分程控制系统的实施 221
8.4自动选择性控制系统 224
8.4.1自动选择性控制的概念 224
8.4.2自动选择性控制系统的类型 224
8.4.3控制器的选型和整定 228
8.5利用MATLAB对特殊控制系统进行仿真 229
本章小结 232
习题 233
第9章 解耦控制系统 235
9.1解耦控制的基本概念 235
9.1.1控制回路间的耦合 235
9.1.2被控对象的典型耦合结构 236
9.2解耦控制系统的分析 237
9.2.1耦合程度的分析 237
9.2.2相对增益分析法 238
9.2.3减少及消除耦合的方法 244
9.3解耦控制系统的设计 246
9.3.1前馈补偿解耦法 246
9.3.2反馈解耦法 249
9.3.3对角阵解耦法 250
9.3.4单位阵解耦法 251
9.4解耦控制系统的实施 252
9.4.1解耦控制系统的稳定性 252
9.4.2多变量控制系统的部分解耦 253
9.4.3解耦控制系统的简化 253
9.5利用MATLAB对解耦控制系统进行仿真 254
本章小结 258
习题 259
第10章 计算机过程控制系统 261
10.1计算机过程控制系统简介 261
10.2计算机过程控制系统的组成 262
10.3计算机过程控制系统的类型 263
10.4先进过程控制方法 268
本章小结 272
习题 272
附录A仪表位号 273
参考文献 275