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绪论1

第1章 单回路反馈控制系统10

1.1单回路的结构组成10

1.1.1单回路控制系统的组成10

1.1.2控制系统的框图11

1.2控制系统的过渡过程及其性能指标12

1.2.1控制系统的过渡过程及形式13

1.2.2控制系统的性能指标14

1.3被控过程的数学模型17

1.3.1被控对象的动态特性17

1.3.2过程数学模型的表达形式与对模型的要求19

1.3.3建立过程数学模型的基本方法21

1.3.4常用的辨识建模方法22

1.4被控变量和操纵变量的选择29

1.4.1被控变量的选择29

1.4.2对象特性对控制质量的影响31

1.4.3操纵变量的选择38

1.5测量变送环节的选择39

1.5.1测量变送环节的性能39

1.5.2测量误差41

1.5.3对测量变送信号的处理42

1.6控制阀的选择43

1.6.1控制阀结构形式的选择44

1.6.2控制阀口径的选择44

1.6.3控制阀气开、气关形式的选择44

1.6.4控制阀的流量特性45

1.6.5控制阀流量特性的选择47

1.6.6阀门定位器的选择49

1.7控制规律及控制器作用的确定50

1.7.1比例控制作用对控制品质的影响50

1.7.2比例积分控制作用对控制品质的影响52

1.7.3比例积分微分控制作用对控制品质的影响53

1.7.4控制规律及控制器正反作用的选择56

1.7.5控制器参数整定的方法57

1.7.6控制系统的投运63

思考题与习题63

第2章 常用复杂控制系统66

2.1串级控制系统66

2.1.1串级控制系统的基本原理66

2.1.2串级控制系统的分析68

2.1.3串级控制系统的设计69

2.1.4串级控制系统的投运及参数整定71

2.2前馈控制系统72

2.2.1前馈控制系统的基本原理和特点73

2.2.2前馈控制系统的主要结构形式76

2.2.3前馈控制规律的实施79

2.2.4前馈控制系统的参数整定80

2.3纯滞后补偿83

2.3.1史密斯预估控制83

2.3.2史密斯补偿的实现84

2.4内模控制86

2.5系统关联与解耦控制89

2.5.1系统关系分析89

2.5.2相对增益89

2.5.3解耦控制设计方法93

思考题与习题96

第3章 特殊控制系统99

3.1比值控制系统99

3.1.1比值控制的基本原理和主要结构形式99

3.1.2比值控制系统的类型99

3.1.3比值系数的计算103

3.1.4比值控制的实施方法104

3.1.5比值控制系统的设计、投运及参数整定105

3.2均匀控制系统106

3.2.1均匀控制系统的基本原理106

3.2.2均匀控制系统的主要结构形式107

3.2.3均匀控制系统控制规律的选择及参数整定108

3.3分程控制系统109

3.3.1概述109

3.3.2分程控制应用的场合110

3.4选择性控制系统113

3.4.1用于设备软保护的选择性控制113

3.4.2防积分饱和的措施116

思考题与习题117

第4章 先进控制系统119

4.1模型预测控制119

4.1.1预测控制问题的提出119

4.1.2模型预测控制的主要特征120

4.1.3几种常见的模型预测控制算法121

4.2模糊控制127

4.2.1模糊逻辑基础127

4.2.2模糊控制系统131

4.2.3模糊控制器设计133

4.3神经网络控制136

4.3.1神经网络的概念136

4.3.2神经网络控制139

4.4专家控制141

4.4.1专家系统概述141

4.4.2专家控制系统142

4.4.3专家控制器145

4.5自适应控制148

4.5.1增益调度自适应控制148

4.5.2模型参考自适应控制150

4.5.3自校正控制151

思考题与习题154

第5章 计算机控制系统155

5.1直接数字控制系统157

5.1.1直接数字控制系统的原理158

5.1.2直接数字控制系统的组成158

5.1.3 DDC中的PID算式159

5.2 PID控制算法162

5.2.1数字PID控制算式162

5.2.2数字PID改进算式164

5.2.3数字式PID调节参数的整定166

5.3集散控制系统169

5.3.1集散控制系统概述169

5.3.2集散控制系统的主要特点170

5.3.3集散控制系统的组成170

5.3.4集散控制系统的功能172

5.4现场总线控制系统173

5.4.1现场总线控制系统概述174

5.4.2现场总线控制系统的主要特点174

5.4.3几种典型的现场总线175

5.4.4现场总线控制系统的组成177

5.4.5现场总线控制系统的功能179

5.4.6发展中的现场总线系统181

5.5工业以太网技术182

5.5.1工业以太网概况182

5.5.2 Ethernet应用于工业现场的关键技术182

5.5.3工业以太网协议184

5.5.4工业以太网的优势185

5.5.5工业以太网在控制领域的应用现状186

5.6无线现场仪表与网络187

思考题与习题188

第6章 流体输送设备的控制189

6.1泵及压缩机的控制方案189

6.1.1泵和管路系统的静态特性及泵的控制方案189

6.1.2离心泵的控制方案190

6.1.3容积式泵的控制方案192

6.2离心式压缩机的防喘振控制193

6.2.1离心式压缩机的特性曲线与喘振194

6.2.2防喘振控制系统195

思考题与习题197

第7章 传热设备的控制198

7.1概述198

7.1.1传热设备的结构类型198

7.1.2传热设备的静态数学模型198

7.2换热设备的控制201

7.2.1换热器的控制201

7.2.2蒸汽加热器的控制202

7.2.3冷凝冷却器的控制202

7.3加热炉的控制203

7.3.1加热炉的简单控制204

7.3.2加热炉的串级控制205

7.3.3加热炉的安全联锁保护系统207

7.3.4加热炉的热效率控制208

7.4锅炉控制210

7.4.1汽包水位的控制211

7.4.2燃烧控制系统218

7.4.3过热蒸汽系统的控制220

思考题与习题221

第8章 精馏塔的控制223

8.1精馏塔的控制目标223

8.1.1连续精馏装置和流程223

8.1.2精馏塔的基本形式224

8.1.3精馏塔的控制目标226

8.2精馏塔的特性227

8.2.1精馏塔的静态特性227

8.2.2精馏塔的动态特性230

8.3精馏塔质量指标的选取232

8.3.1灵敏板的温度控制232

8.3.2温差控制232

8.3.3双温差控制233

8.4精馏塔的基本控制方案234

8.4.1塔压控制235

8.4.2物料平衡控制236

8.4.3质量指标控制237

8.4.4内回流控制242

思考题与习题243

第9章 化学反应器的控制245

9.1概述245

9.1.1化学反应的一些基本概念245

9.1.2化学反应器的类型249

9.2反应器的基本控制方案250

9.2.1温度被控变量的选择251

9.2.2以温度作为控制指标的控制系统253

9.2.3几种典型反应器的控制方案256

思考题与习题258

第10章 炼油工业生产过程控制259

10.1炼油工业概述259

10.2常减压蒸馏生产过程控制261

10.2.1常减压蒸馏工艺概述262

10.2.2常减压蒸馏过程工艺流程概述263

10.2.3常减压蒸馏过程的常规控制265

10.3催化裂化生产过程控制272

10.3.1催化裂化装置的组成273

10.3.2催化裂化工艺流程概述275

10.3.3催化裂化的常规控制277

10.4催化重整生产过程控制281

10.4.1催化重整工艺概述281

10.4.2催化重整过程的常规控制方案283

10.5延迟焦化生产过程控制286

10.5.1延迟焦化装置的工艺概述287

10.5.2延迟焦化过程的常规控制方案288

参考文献291