过程控制系统

目录前言第1部分 过程控制概论第1章 绪论 31.1 控制系统的功能和必要性 41.1.1 控制系统的功能 41.1.2 控制系统的必要性 71.2 控制可能实现的前提要素 81.3 实现控制必需的设备和装置 91.4 控制系统实现的安装布置方式 101.5 控制工程师的专业职责 111.6 过程控制工程设计图纸表达 131.7 控制系统举例 14本章小结 15思考题与习题 15参考文献 16第2章 过程控制目标与系统设计概述 172.1 过程控制目标 172.2 过程控制功能的多层体系 222.3 过程控制系统设计概述 25本章小结 27思考题与习题 28参考文献 28第2部分 过程动态与建模第3章 过程模型的基本概念和机理建模原理 313.1 过程模型基本概念和典型工业过程的动态特性 323.2 机理建模的步骤 373.2.1 定义建模目标 393.2.2 建模前的信息准备 403.2.3 模型方程的形式化描述 413.2.4 模型的数学求解 453.2.5 结果分析 473.2.6 模型验证 493.3 过程模型的线性化 513.4 过程模型常微分方程的数值解法 573.5 用于过程控制的机理建模方法举例 59本章小结 60思考题与习题 61参考文献 62第4章 基于过程数据的经验建模方法 644.1 经验建模的一般步骤 654.1.1 实验设计 654.1.2 过程动态实验 664.1.3 确定模型结构 674.1.4 参数估计 674.1.5 诊断评判 674.1.6 模型验证 674.2 过程响应*线法 684.2.1 实验设计 714.2.2 过程动态实验 724.2.3 诊断评判 724.2.4 模型验证 734.3 统计模型辨识法 774.3.1 实验设计 824.3.2 过程动态实验 824.3.3 模型结构 824.3.4 诊断评判 83本章小结 86思考题与习题 87参考文献 88第3部分 单回路反馈控制系统第5章 简单控制系统设计概述 915.1 反馈控制回路中的过程设备和仪表元件 915.2 被控变量和操纵变量的选择 965.2.1 被控变量的选择 965.2.2 操纵变量的选择 995.3 针对常用输入变化的控制性能指标 1035.3.1 设定值输入变化 1035.3.2 干扰输入变化 108本章小结 109思考题与习题 110参考文献 111第6章 PID控制器的设计和系统投运 1126.1 PID反馈控制模式与控制规律 1136.1.1 比例控制 1136.1.2 比例积分控制 1176.1.3 比例积分微分控制 1206.2 PID控制器的选取与整定 1226.2.1 控制器的选型 1226.2.2 PID参数整定方法 1246.3 PID参数自整定方法 1306.3.1 继电反馈技术的基本思想和原理 1306.3.2 继电反馈技术的应用 1336.3.3 仿真举例 1336.4 单回路PID反馈控制系统的投运 136本章小结 137思考题与习题 137参考文献 139第4部分 复杂控制系统第7章 串级控制系统 1437.1 串级控制系统的基本概念 1437.2 串级控制系统分析及特点 1467.3 串级控制系统设计 1487.4 串级控制系统的实施 1527.4.1 系统投运 1527.4.2 参数整定 1527.5 串级控制系统举例 155本章小结 156思考题与习题 157参考文献 158第8章 前馈控制系统 1598.1 前馈控制的基本原理及特点 1598.1.1 前馈控制的基本原理 1598.1.2 前馈控制的特点 1618.2 前馈控制系统的几种主要结构形式 1628.2.1 静态前馈控制 1628.2.2 动态前馈控制 1638.2.3 前馈-反馈控制系统 1648.2.4 前馈-串级控制系统 1658.3 前馈控制规律的实施和系统的应用原则 1668.3.1 前馈控制规律的实施 1668.3.2 前馈控制系统的应用原则 1678.4 前馈控制系统的参数整定 1688.4.1 静态前馈放大系数Kf的整定 1688.4.2 时间常数T1和T2的整定 169本章小结 169思考题与习题 170参考文献 171第9章 比值控制系统 1729.1 比值控制系统的类型 1729.1.1 开环比值控制系统 1729.1.2 单闭环比值控制系统 1739.1.3 双闭环比值控制系统 1739.1.4 其他类型的比值控制系统 1749.2 比值系数的计算 1769.3 比值控制方案的实施 1779.4 比值控制系统的投运和整定 181本章小结 182思考题与习题 182参考文献 183第10章 均匀控制系统及选择性控制系统 18410.1 均匀控制的概念及方案 18410.1.1 均匀控制的概念 18410.1.2 均匀控制系统的实施方案 18510.1.3 均匀控制系统的特点和示例 18810.2 均匀控制系统的设计和分析 18910.2.1 均匀控制系统的设计 18910.2.2 均匀控制系统的分析 19010.3 选择性控制系统的概念和类型 19210.3.1 选择性控制系统的概念 19210.3.2 选择性控制系统的类型 19210.4 选择性控制系统的设计 19610.4.1 选择器类型的选择 19610.4.2 控制器控制规律的选择 19610.4.3 控制器参数整定与防积分饱和 197本章小结 198思考题与习题 199参考文献 199第11章 分程控制系统及阀位控制系统 20011.1 分程控制系统的概念与设计方法 20011.1.1 基本概念 20011.1.2 分程控制系统的设计与分程控制的实现 20211.2 分程控制系统的工业应用举例 20411.3 阀位控制系统结构和原理 20711.4 阀位控制系统设计和应用举例 20911.4.1 阀位控制系统设计 20911.4.2 阀位控制系统应用举例 209本章小结 211思考题与习题 212参考文献 212第5部分 先进过程控制第12章 多回路和多变量控制 21512.1 相对增益关联分析法 21612.1.1 相对增益的概念 21612.1.2 相对增益矩阵的计算和性质 21912.2 耦合系统的变量配对与控制参数整定 22312.2.1 耦合系统的变量配对 22312.2.2 耦合多回路系统的控制器参数整定 22812.3 解耦控制系统设计 232本章小结 240思考题与习题 241参考文献 243第13章 内模控制 24413.1 内模控制的基本概念 24413.1.1 IMC 结构及其与“**反馈控制结构”的关系 24413.1.2 内部稳定性的概念 24513.1.3 灵敏度函数及互补灵敏度函数 24813.1.4 “完美控制”的概念 25013.1.5 输入信号的分类和规定 25113.1.6 不考虑模型不确定性时的内模控制器 25213.2 模型不确定性和鲁棒性 25413.2.1 模型不确定性的基本概念 25413.2.2 鲁棒性的概念 25613.2.3 H*优控制 25613.2.4 鲁棒稳定性和鲁棒性能的条件 25713.3 内模控制设计步骤与设计举例 25913.3.1 内模控制设计步骤 25913.3.2 典型过程对象的内模控制设计举例 25913.4 改进的内模控制系统 26513.5 纯迟延补偿控制系统 26713.5.1 概述 26713.5.2 Smith预估补偿控制原理和性能分析 26813.5.3 Smith预估补偿控制的改进方案 272本章小结 274思考题与习题 275参考文献 276第14章 模型预测控制 27714.1 模型预测控制的基本原理和应用场合 27814.1.1 基本原理 27814.1.2 应用场合 28014.2 单变量无约束动态矩阵控制算法 28114.2.1 SISO线性时不变过程的FSR模型 28214.2.2 采用FSR模型对未来输出进行预测 28314.2.3 滚动优化 28414.2.4 反馈校正 28514.2.5 设计参数的选择 28614.2.6 适用于无自衡过程的DMC算法 28814.3 多变量有约束动态矩阵控制算法 28914.4 模型预测控制设计与应用举例 292本章小结 293思考题与习题 294参考文献 294第6部分 典型过程系统的控制第15章 火电机组的过程控制 29915.1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 29915.2 火电机组负荷控制系统 30315.2.1 机组负荷控制的三种方式 30415.2.2 机组负荷控制系统的组成和功能分析 30515.3 汽包锅炉燃烧过程的控制系统 31115.3.1 汽压被控对象的动态特性 31215.3.2 燃烧过程控制系统的基本方案 31515.4 汽包锅炉给水控制系统 32215.4.1 给水被控对象的动态特性 32215.4.2 汽包水位的三冲量控制方案 32615.4.3 汽包水位串级三冲量控制系统的参数整定 328本章小结 330思考题与习题 330参考文献 332第16章 精馏塔的自动控制 33316.1 精馏塔的控制目标及扰动分析 33416.2 精馏塔的静态特性和动态特性 33516.2.1 精馏塔的静态特性 33616.2.2 精馏塔的动态特性 33716.3 精馏塔被控变量或质量指标的选取 34316.4 精馏塔的基本控制方案 34516.4.1 按精馏段指标控制 34716.4.2 按提馏段指标控制 34816.4.3 精馏塔压力控制 34916.5 二元精馏塔仿真实例 352本章小结 353思考题与习题 353参考文献 354