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