第1章 过程控制系统概述 1
1.1过程控制系统组成及特点 1
1.1.1过程控制认识 1
1.1.2过程控制系统组成 2
1.1.3过程控制的特点 4
1.2过程控制系统分类及性能指标 4
1.2.1过程控制系统的分类 4
1.2.2过程控制的性能指标 6
1.3过程控制技术的发展 9
1.3.1过程控制仪表的发展 9
1.3.2计算机在过程控制中的应用及发展 10
1.3.3过程控制理论的发展 11
1.3.4我国过程控制技术的发展 12
1.4本课程的地位和任务 12
1.4.1本课程的地位 12
1.4.2本课程的任务 13
1.4.3过程控制的设计 13
习题与思考题 13
第2章 过程检测仪表 15
2.1检测仪表组成及接线方式 15
2.1.1检测仪表组成 15
2.1.2过程检测仪表的接线方式 16
2.2测量误差及处理 17
2.2.1测量误差的基本概念 17
2.2.2测量变送中的几个问题 19
2.2.3测量信号的处理 19
2.3安全防爆基础 20
2.3.1危险场所划分 20
2.3.2防爆安全栅 21
2.4温度检测 22
2.4.1接触式与非接触式测温 22
2.4.2热电偶 23
2.4.3热电阻 25
2.4.4集成式温度传感器 27
2.4.5接触式测温元件的选型与安装 27
2.5压力检测 28
2.5.1弹性式压力检测 30
2.5.2应变片式压力检测 31
2.5.3 压阻式压力检测 32
2.5.4 压力表的选择与安装 32
2.6流量检测 33
2.6.1容积式流量计 34
2.6.2节流式流量计 35
2.6.3浮子式流量计 37
2.6.4涡轮流量计 38
2.6.5漩涡（涡街）流量计 39
2.6.6电磁流量计 39
2.6.7超声波流量计 40
2.6.8质量流量计 41
2.6.9多相流体的流量测量 42
2.7物位测量 42
2.7.1浮力式液位测量 42
2.7.2静压式液位测量 43
2.7.3电容式物位测量 44
2.7.4超声波式物位测量 44
2.7.5雷达式物位测量 45
2.7.6核辐射式物位计 46
2.7.7光纤式液位测量 46
2.7.8多相界面的测量 47
2.8成分测量 47
2.8.1热导式气体成分测量 48
2.8.2红外式气体成分测量 49
2.8.3氧化锆氧量成分测量 49
2.8.4 气相色谱成分测量 50
2.8.5 工业电导仪 51
2.8.6 工业酸度计 52
2.8.7浊度的检测 53
2.9过程控制中的软测量技术 53
2.9.1软测量技术 53
2.9.2软测量方法 55
2.9.3基于人工神经网络的软测量 57
习题与思考题 58
第3章 过程执行器 60
3.1调节阀 60
3.1.1电动执行机构 61
3.1.2气动执行机构 62
3.1.3调节阀的流通能力 63
3.1.4调节阀的流量特性 64
3.1.5调节阀的选择 70
3.2变频器 73
3.2.1变频器原理 73
3.2.2变频器在过程控制中的应用 74
习题与思考题 76
第4章 被控过程 77
4.1被控过程特性 77
4.1.1自衡过程与非自衡过程 77
4.1.2单容和多容过程 78
4.1.3振荡和非振荡过程 79
4.1.4具有反向特性的过程 79
4.2过程特性对控制品质的影响 80
4.2.1增益（放大系数）K的影响 80
4.2.2时间常数T的影响 81
4.2.3时滞τ的影响 82
4.3被控过程数学模型 82
4.3.1建立过程数学模型的目的 83
4.3.2过程数学模型的求取方法 83
4.3.3过程被控变量的选择 84
4.3.4过程输入变量的选择 85
4.3.5数学模型的无因次化 85
4.4过程建模 86
4.4.1机理建模 86
4.4.2时域法建模 88
4.4.3频域法建模 92
4.4.4最小二乘法建模 93
习题与思考题 96
第5章 常规过程控制策略 98
5.1开关控制 98
5.1.1可编程序逻辑控制器简介 98
5.1.2 PLC在过程控制中的应用 101
5.2 PID控制 104
5.2.1模拟式PID调节器 105
5.2.2数字式PID调节器 106
5.2.3改进的PID算法 107
5.3 PID参数的整定 109
5.3.1参数整定原则 109
5.3.2参数整定方法 110
5.4 PID调节器控制规律的选择 112
5.4.1根据过程特性选择调节器控制规律 112
5.4.2根据τo/To比值选择调节器控制规律 112
5.4.3控制器正/反作用选择 112
5.5过程控制系统的投运与维护 113
习题与思考题 114
第6章 先进过程控制策略 116
6.1内模控制 116
6.1.1理想内模控制器 117
6.1.2实际内模控制器 117
6.2模型预测控制 120
6.2.1模型预测控制的特点 120
6.2.2模型算法控制 121
6.2.3动态矩阵控制 123
6.3模糊控制 127
6.3.1模糊逻辑基础 128
6.3.2模糊控制系统 131
6.3.3模糊控制器设计 133
6.4神经网络控制 136
6.4.1神经网络概念 136
6.4.2神经网络控制 139
6.5专家控制 142
6.5.1专家系统概述 142
6.5.2专家控制系统 143
6.5.3专家控制器 146
习题与思考题 147
第7章 串级控制系统 148
7.1串级控制系统结构 148
7.1.1串级控制问题的提出 148
7.1.2串级控制系统结构 150
7.2串级控制系统分析 151
7.2.1减小了被控对象的等效时间常数 151
7.2.2提高了系统工作频率 153
7.2.3对负载变化具有一定的自适应能力 154
7.3串级控制系统设计 154
7.3.1设计原则 154
7.3.2主、副控制器选择 158
7.3.3串级控制系统的整定 160
7.4串级控制系统设计举例 161
习题与思考题 163
第8章 复杂过程控制系统 165
8.1前馈控制系统 165
8.1.1前馈控制的原理和特点 165
8.1.2前馈控制系统的结构形式 167
8.1.3前馈控制的应用 168
8.2时间滞后控制系统 172
8.2.1史密斯预估补偿方案 172
8.2.2采样控制方案 173
8.3解耦控制系统 175
8.3.1多变量系统中的耦合与解耦 175
8.3.2相对增益 176
8.3.3耦合系统的解耦设计方法 182
8.3.4解耦系统的简化 185
8.4比值控制系统 186
8.4.1单闭环比值控制 186
8.4.2双闭环比值控制 186
8.4.3变比值控制 187
8.5均匀控制系统 189
8.6超弛控制系统 191
8.7分程控制系统 192
8.8阀位控制系统 195
习题与思考题 196
第9章 计算机过程控制系统 199
9.1计算机过程控制系统的特点和构成 199
9.1.1计算机过程控制系统的特点 199
9.1.2计算机过程控制系统的发展趋势 200
9.1.3计算机过程控制系统的构成 201
9.2计算机过程控制系统的应用型式 201
9.2.1巡回检测与数据处理 201
9.2.2直接数字控制系统 202
9.2.3监督控制系统 202
9.2.4集散控制系统 203
9.3集散控制系统 203
9.3.1DCS的体系结构 203
9.3.2DCS的基本组成 204
9.3.3典型DCS简介 208
9.4基于PLC的监督控制与数据采集系统 211
9.4.1PLC-SCADA系统和DCS的比较 212
9.4.2组态软件 213
9.4.3基于Web的远程监控 214
9.5现场总线技术 217
9.5.1现场总线及其特点 217
9.5.2现场总线通信模型 218
9.5.3常见现场总线简介 219
9.5.4现场总线控制系统 221
9.6计算机信息集成技术 222
9.6.1计算机信息集成概述 223
9.6.2实时数据库与关系数据库的集成 225
9.6.3企业信息集成系统 229
习题与思考题 230
参考文献 231
附录A过程控制SAMA图 232
附录B过程控制仪表位号 234
附录C过程控制部分专业术语中英文对照表 237