過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用

序

前言

第一章 過(guò)程控制的基本概念1

第一節(jié) 過(guò)程控制的發(fā)展概況1

第二節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)的組成2

一、被控對(duì)象3

二、傳感器和變送器3

三、控制器3

四、執(zhí)行器3

五、控制閥3

第三節(jié) 過(guò)程控制的分類4

一、各種分類方法4

二、設(shè)定值分類4

第四節(jié) 生產(chǎn)對(duì)過(guò)程控制的要求和指標(biāo)4

一、生產(chǎn)對(duì)過(guò)程控制的要求4

二、過(guò)程控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)5

習(xí)題6

第二章 過(guò)程檢測(cè)儀表8

第一節(jié) 自動(dòng)化儀表基本品質(zhì)指標(biāo)8

一、儀表測(cè)量過(guò)程的測(cè)量誤差及表示8

二、檢測(cè)儀表的基本技術(shù)性能指標(biāo)9

第二節(jié) 溫度檢測(cè)儀表11

一、概述11

二、熱電偶溫度計(jì)12

三、熱電阻溫度計(jì)20

四、輻射測(cè)溫方法23

第三節(jié) 壓力（差壓）檢測(cè)儀表26

一、概述26

二、彈性式壓力測(cè)量元件27

三、壓力（差壓）變送器28

第四節(jié) 流量檢測(cè)儀表34

一、差壓式流量計(jì)35

二、電磁流量計(jì)37

三、渦街流量計(jì)37

四、超聲波流量計(jì)38

五、質(zhì)量流量計(jì)39

第五節(jié) 物位檢測(cè)儀表41

一、物位儀表種類41

二、靜壓式液位變送器42

三、超聲波液位計(jì)44

習(xí)題45

第三章 過(guò)程通道信號(hào)處理及調(diào)節(jié)儀表47

第一節(jié) 溫度變送器47

一、概述47

二、放大單元工作原理48

三、熱電偶溫度變送器量程單元49

四、變送器的信號(hào)調(diào)試方法52

五、DBW型溫度變送器的型號(hào)表示53

六、DCW型溫度變送器54

第二節(jié) DDZ-Ⅲ型全刻度指示調(diào)節(jié)器55

一、概述55

二、基型調(diào)節(jié)器的工作原理55

三、可編程序數(shù)字調(diào)節(jié)器65

習(xí)題67

第四章 執(zhí)行器68

第一節(jié) 電動(dòng)執(zhí)行器68

一、概述68

二、電動(dòng)執(zhí)行單元組成及工作原理69

第二節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器72

一、控制閥概述72

二、控制閥的選擇73

三、閥門定位器75

習(xí)題75

第五章 過(guò)程控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性76

第一節(jié) 有自平衡能力對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性77

一、單容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性77

二、多容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性81

三、具有純滯后對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性82

第二節(jié) 無(wú)自平衡能力對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性84

一、單容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性84

二、雙容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性84

第三節(jié) 時(shí)域法辨識(shí)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性86

一、階躍響應(yīng)曲線的測(cè)定86

二、由階躍響應(yīng)曲線求對(duì)象的傳遞函數(shù)87

習(xí)題102

第六章 單回路控制系統(tǒng)103

第一節(jié) 系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)概述103

一、單回路控制系統(tǒng)的組成103

二、單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述103

第二節(jié) 被控量和操縱量的選擇104

一、被控量的選擇104

二、操縱量的選擇104

三、過(guò)程靜態(tài)特性分析104

四、過(guò)程動(dòng)態(tài)特性分析105

第三節(jié) 比例、積分、微分控制及控制器的選型109

一、比例、積分、微分控制規(guī)律109

二、控制器的選型111

三、控制器的正反作用選擇111

第四節(jié) 控制器的參數(shù)整定112

一、過(guò)渡過(guò)程參數(shù)整定112

二、經(jīng)驗(yàn)法112

三、穩(wěn)定邊界法113

四、衰減曲線法114

五、響應(yīng)曲線法115

六、衰減頻率特性法116

習(xí)題118

第七章 復(fù)雜控制系統(tǒng)120

第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)120

一、串級(jí)控制系統(tǒng)的概念120

二、串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程及特點(diǎn)122

三、串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍129

四、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)130

五、串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)與整定134

第二節(jié) 前饋及復(fù)合控制136

一、前饋及復(fù)合控制的基本概念136

二、前饋控制系統(tǒng)的幾種典型結(jié)構(gòu)形式139

三、前饋控制規(guī)律的實(shí)施143

四、用計(jì)算機(jī)實(shí)施前饋控制146

五、前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定147

六、前饋控制系統(tǒng)的選用原則150

第三節(jié) 大時(shí)延控制150

一、概述150

二、常規(guī)控制方案151

三、采樣控制系統(tǒng)方案155

四、Smith預(yù)估補(bǔ)償方案157

第四節(jié) 比值控制系統(tǒng)164

一、基本概念164

二、常見(jiàn)的比值控制方案164

三、比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題168

四、比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定170

習(xí)題172

第八章 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)175

第一節(jié) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概述175

一、概述175

二、過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成175

三、過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類177

第二節(jié) 過(guò)程輸入輸出通道基本原理179

一、AI通道179

二、AO通道181

三、DI、DO通道182

第三節(jié) 過(guò)程計(jì)算機(jī)常規(guī)控制技術(shù)183

第四節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真算法186

一、A/D單元的離散描述186

二、D/A保持器的傳遞函數(shù)187

三、離散閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)字仿真編程的遞推求解法188

四、確定采樣周期T需注意的問(wèn)題191

第五節(jié) 工業(yè)控制組態(tài)軟件191

一、概述191

二、組態(tài)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能192

第六節(jié) 集散控制系統(tǒng)195

一、集散控制系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用195

二、集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能196

三、集散控制系統(tǒng)發(fā)展199

第七節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)200

一、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其產(chǎn)生的背景200

二、現(xiàn)場(chǎng)總線的工作原理201

三、現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)203

四、幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線204習(xí)題204

第九章 過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例206

第一節(jié) 恒壓供水控制系統(tǒng)206

一、概述206

二、恒水壓控制裝置207

三、其他方案208

第二節(jié) 樓宇設(shè)備管理和監(jiān)控系統(tǒng)209

一、概述209

二、系統(tǒng)組成及工作原理209

三、系統(tǒng)軟件212

四、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)212

第三節(jié) 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)213

一、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)概述213

二、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制214

參考文獻(xiàn)2192100433B

《過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課教材，系智能建筑系列教材之一，是在學(xué)完電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬電子，數(shù)字電子）、傳感器原理、微機(jī)原理及自動(dòng)控制理論課程后開設(shè)的后續(xù)課程。目的是培養(yǎng)該專業(yè)的學(xué)生以自動(dòng)控制為基礎(chǔ)，能以自動(dòng)化儀表或以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成過(guò)程控制系統(tǒng)及有關(guān)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，從而對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)有更全面的認(rèn)識(shí)。

《過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》重點(diǎn)講解過(guò)程控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)，如何進(jìn)行控制參數(shù)的工程調(diào)試及整定，即從應(yīng)用的角度出發(fā)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)和應(yīng)用有一個(gè)全面的理解。對(duì)檢測(cè)儀表和過(guò)程控制儀表，《過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》也作了較全面的介紹。在內(nèi)容上，《過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》避免與自動(dòng)控制原理課程過(guò)多重疊?！哆^(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》偏重實(shí)用性的訓(xùn)練，使學(xué)生能學(xué)到一定的實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用、調(diào)試的知識(shí)?！哆^(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》還單列一章介紹工程實(shí)例。

計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)和領(lǐng)域，因此《過(guò)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》也加強(qiáng)了該部分的有關(guān)內(nèi)容。

《過(guò)程控制系統(tǒng)及工程應(yīng)用》概要介紹了過(guò)程控制系統(tǒng)的基本概念，深入分析了過(guò)程控制中常用檢測(cè)與控制儀表的原理與工程選型、過(guò)程執(zhí)行器的類型及特性，詳細(xì)討論了被控過(guò)程的特性及建模方法，具體論述了簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定、復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制策略，并對(duì)近年來(lái)發(fā)展迅速的計(jì)算機(jī)過(guò)程控制技術(shù)，如集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、組態(tài)軟件作了重點(diǎn)介紹。最后，以工程實(shí)例為基礎(chǔ)，對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入分析。

《過(guò)程控制系統(tǒng)及工程應(yīng)用》側(cè)重理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容深入淺出，可作為高校自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、過(guò)程裝備與控制工程、化學(xué)工程等專業(yè)的教材或參考書，也司供電力、石化、冶金、化工、輕工等行業(yè)的工程技術(shù)人員和研究人員參考。

本書結(jié)合具體的控制對(duì)象論述過(guò)程控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、整定及其應(yīng)用問(wèn)題，包括常見(jiàn)控制回路的分析、線性與非線性調(diào)節(jié)器的選擇、復(fù)雜控制系統(tǒng)的組成、控制算法與控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和評(píng)估，以及各類典型單元及過(guò)程的控制方案，乃到一些高級(jí)的控制系統(tǒng)，如解耦系統(tǒng)、適應(yīng)性控制和基于模型的控制等。本書巧妙地把控制理論融合于應(yīng)用之中，使過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)和切合實(shí)際。

本書可用作大學(xué)本科自動(dòng)化專業(yè)師生的教學(xué)參考書，對(duì)從事過(guò)程控制應(yīng)用研究的研究生和工程技術(shù)人員也很有參考價(jià)值。

前言

第一章 緒論

第一節(jié) 過(guò)程控制概述

第二節(jié) 過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展

第三節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)的組成

第四節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)的分類及性能指標(biāo)

第二章 檢測(cè)與控制儀表

第一節(jié) 檢測(cè)儀表的組成及應(yīng)用

第二節(jié) 測(cè)量誤差及處理

第三節(jié) 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)

第四節(jié) 可編程序控制器plc

第三章 過(guò)程執(zhí)行器

第一節(jié) 執(zhí)行器的類型

第二節(jié) 調(diào)節(jié)閥

第四章 被控過(guò)程特性及建模

第一節(jié) 被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型

第二節(jié) 典型被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性

第三節(jié) 常用被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的建模方法

第五章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)整定

第一節(jié) 簡(jiǎn)單過(guò)程控制系統(tǒng)概述

第二節(jié) 位式控制

第三節(jié) pid控制

第四節(jié) 單回路pid調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定

第五節(jié) 單回路pid調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇

第六章 復(fù)雜控制系統(tǒng)

第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)

第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)

第三節(jié) 時(shí)間滯后控制系統(tǒng)

第四節(jié) 比值控制系統(tǒng)

第五節(jié) 均勻控制系統(tǒng)

第六節(jié) 超弛控制系統(tǒng)

第七節(jié) 分程控制系統(tǒng)

第八節(jié) 閥位控制系統(tǒng)

第九節(jié) 解耦控制系統(tǒng)

第七章 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 集散控制系統(tǒng)

第三節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

第四節(jié) 組態(tài)軟件

第八章 過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)例

第一節(jié) 工業(yè)鍋爐設(shè)備的控制

第二節(jié) 多功能過(guò)程與控制仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

參考文獻(xiàn) 2100433B