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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2

1.2.1过程控制系统的组成2

1.2.2过程控制系统的特点4

1.3过程控制系统的性能指标5

1.3.1单项性能指标5

1.3.2综合性能指标6

1.4过程控制系统的设计7

1.4.1过程控制系统设计的基本步骤7

1.4.2确定控制变量与控制方案7

1.4.3过程控制系统硬件选择9

1.5过程控制的发展与趋势10

1.5.1过程控制装置的进展10

1.5.2过程控制策略的进展12

本章小结12

习题13

第2章 被控过程的数学模型14

2.1过程模型概述14

2.1.1被控过程的动态特性14

2.1.2数学模型的表达形式与要求17

2.1.3建立过程数学模型的基本方法19

2.2机理法建模20

2.2.1单容对象的传递函数20

2.2.2多容对象的传递函数24

2.3测试法建模27

2.3.1对象特性的实验测定方法27

2.3.2测定动态特性的时域法28

2.3.3测定动态特性的频域法34

2.4利用MATLAB建立过程模型36

本章小结40

习题40

第3章 执行器42

3.1气动调节阀的结构42

3.1.1气动执行机构43

3.1.2阀43

3.1.3阀门定位器44

3.2调节阀的流量系数45

3.2.1调节阀的流量方程45

3.2.2流量系数的定义46

3.2.3流量系数计算47

3.3调节阀结构特性和流量特性51

3.3.1调节阀的结构特性51

3.3.2调节阀的流量特性54

3.3.3调节阀的可调比57

3.4气动调节阀的选型59

3.4.1调节阀结构形式的选择59

3.4.2调节阀气开与气关形式的选择60

3.4.3调节阀流量特性的选择60

3.4.4调节阀口径的确定62

3.5利用MATLAB确定调节阀的口径68

本章小结74

习题74

第4章 PID控制原理76

4.1PID控制的特点76

4.2比例控制（P控制）76

4.2.1比例控制的调节规律和比例带76

4.2.2比例控制的特点78

4.2.3比例带对控制过程的影响79

4.3比例积分控制（PI控制）80

4.3.1积分控制的调节规律80

4.3.2比例积分控制的调节规律82

4.3.3积分饱和现象与抗积分饱和的措施84

4.4比例积分微分控制（PID控制）86

4.4.1微分控制的调节规律86

4.4.2比例微分控制的调节规律87

4.4.3比例微分控制的特点88

4.4.4比例积分微分控制的调节规律89

4.5数字PID控制90

4.5.1基本的数字PID控制算法90

4.5.2改进的数字PID控制算法91

4.6利用MATLAB实现PID控制规律93

本章小结97

习题98

第5章 简单控制系统99

5.1简单控制系统的分析99

5.1.1控制系统的工作过程99

5.1.2简单控制系统的组成100

5.2简单控制系统的设计101

5.2.1被控变量和操作变量的选择102

5.2.2测量变送装置的选择104

5.2.3控制器的选型106

5.3简单控制系统的整定110

5.3.1控制器参数整定的基本要求110

5.3.2PID控制器参数的工程整定112

5.3.3PID控制器参数的自整定119

5.4简单控制系统的投运122

5.5简单控制系统的故障与处理124

5.6利用MATLAB对简单控制系统进行仿真125

5.6.1利用MATLAB对PID控制器参数进行整定125

5.6.2利用Simulink对PID控制器参数进行自整定128

本章小结131

习题132

第6章 串级控制系统133

6.1串级控制系统的基本概念133

6.1.1串级控制的提出133

6.1.2串级控制系统的组成135

6.1.3串级控制系统的工作过程136

6.2串级控制系统的分析138

6.2.1增强系统的抗干扰能力138

6.2.2改善对象的动态特性139

6.2.3对负荷变化有一定的自适应能力141

6.3串级控制系统的设计142

6.3.1副回路的选择142

6.3.2主、副回路工作频率的选择144

6.3.3主、副控制器的选型146

6.4串级控制系统的整定149

6.4.1逐步逼近法149

6.4.2两步整定法150

6.4.3一步整定法150

6.5串级控制系统的投运151

6.6利用MATLAB对串级控制系统进行仿真152

本章小结157

习题157

第7章 补偿控制系统158

7.1补偿控制的原理158

7.2前馈控制系统159

7.2.1前馈控制的概念159

7.2.2前馈控制系统的结构160

7.2.3前馈控制系统的设计166

7.2.4前馈控制系统的整定170

7.3大迟延控制系统173

7.3.1大迟延系统的概述173

7.3.2大迟延控制系统的设计173

7.4利用MATLAB对补偿控制系统进行仿真179

本章小结182

习题183

第8章 特殊控制系统184

8.1比值控制系统184

8.1.1比值控制的概念184

8.1.2比值控制系统的类型185

8.1.3比值控制系统的设计188

8.1.4控制器的选型和整定196

8.2均匀控制系统197

8.2.1均匀控制的概念197

8.2.2均匀控制系统的设计198

8.2.3均匀控制系统的整定201

8.3分程控制系统203

8.3.1分程控制的概念203

8.3.2分程控制系统的应用204

8.3.3分程控制系统的实施207

8.4选择性控制系统209

8.4.1选择性控制的概念209

8.4.2选择性控制系统的类型209

8.4.3控制器的选型和整定212

8.5利用MATLAB对特殊控制系统进行仿真214

本章小结217

习题217

第9章 解耦控制系统219

9.1解耦控制的基本概念219

9.1.1控制回路间的耦合219

9.1.2被控对象的典型耦合结构220

9.2解耦控制系统的分析221

9.2.1耦合程度的分析221

9.2.2相对增益分析法222

9.2.3减少及消除耦合的方法228

9.3解耦控制系统的设计229

9.3.1前馈补偿解耦法230

9.3.2反馈解耦法232

9.3.3对角阵解耦法233

9.34单位阵解耦法234

9.4解耦控制系统的实施235

9.4.1解耦控制系统的稳定性236

9.4.2多变量控制系统的部分解耦236

9.4.3解耦控制系统的简化237

9.5利用MATLAB对解耦控制系统进行仿真237

本章小结241

习题242

第10章 计算机过程控制系统244

10.1计算机过程控制系统简介244

10.2计算机过程控制系统的组成244

10.3计算机过程控制系统的类型246

10.4先进过程控制方法250

本章小结254

习题254

附录A仪表位号255

参考文献257