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绪论1

第1章 简单控制系统3

1.1 简单控制系统的结构组成及控制指标3

1.1.1 简单控制系统的结构组成3

1.1.2 简单控制系统的控制指标4

1.2 典型受控过程的数学模型7

1.2.1 纯滞后过程的建模7

1.2.2 单容过程的建模8

1.2.3 多容过程的建模9

1.2.4 具有反向响应的过程13

1.2.5 不稳定过程14

1.3 被控变量与操纵变量的选择15

1.3.1 被控变量的选择15

1.3.2 操纵变量的选择16

1.4 过程可控程度分析16

1.4.1 度量过程可控程度指标kmωc的导出17

1.4.2 广义对象时间常数T和纯滞后τ对可控程度kmωc的影响18

1.5 广义对象各环节对控制质量的影响20

1.5.1 干扰通道特性Gf（s）对控制质量的影响20

1.5.2 调节通道特性Gp（s）对控制质量的影响23

1.6 检测变送环节26

1.6.1 检测变送环节的传递函数26

1.6.2 测量误差及对测量信号的处理27

1.7 执行器环节27

1.7.1 执行器概述27

1.7.2 气动执行器28

1.7.3 控制阀流量特性和阀门增益31

1.7.4 电／气转换器和电／气阀门定位器34

1.7.5 电动执行器35

1.8 连续PID控制及其调节过程37

1.8.1 基本概念37

1.8.2 比例调节39

1.8.3 比例积分调节42

1.8.4 比例微分调节46

1.8.5 比例积分微分调节48

1.8.6 控制规律的选择48

1.9 控制器参数整定和控制系统投运49

1.9.1 控制系统的投运49

1.9.2 控制系统的工程整定方法49

思考题与习题51

第2章 常用复杂控制系统55

2.1 串级控制系统55

2.1.1 串级控制系统的基本概念55

2.1.2 串级控制系统分析58

2.1.3 串级控制系统设计61

2.1.4 串级控制系统的投运及参数整定63

2.2 均匀控制系统64

2.2.1 均匀控制系统的由来和目的64

2.2.2 均匀控制系统的特点65

2.2.3 均匀控制方案66

2.2.4 均匀控制系统的理论分析68

2.3 比值控制系统73

2.3.1 比值控制问题的由来73

2.3.2 比值控制方案74

2.3.3 比值控制系统的实施77

2.3.4 比值控制系统的投运及参数整定80

2.3.5 比值控制系统实施的若干问题81

2.4 前馈控制系统84

2.4.1 前馈控制系统的基本原理84

2.4.2 前馈控制系统的几种结构形式86

2.4.3 前馈控制规律的实施90

2.5 分程控制系统91

2.5.1 分程控制系统的基本概念及应用91

2.5.2 分程控制系统的方案实施94

2.5.3 阀位控制系统95

2.6 选择性控制系统96

2.6.1 选择性控制系统概述96

2.6.2 选择性控制系统的设计应用97

2.6.3 防积分饱和的方法98

2.6.4 选择性控制系统的其它应用99

2.7 按计算指标进行控制的系统101

2.7.1 内回流及其对精馏操作的影响101

2.7.2 内回流与外回流的关系101

2.7.3 实现内回流控制的方法102

思考题与习题104

第3章 先进控制系统112

3.1 状态反馈控制112

3.1.1 状态反馈和极点配置原理112

3.1.2 状态反馈控制系统设计和应用中的问题117

3.2 内模控制120

3.2.1 内模控制的基本原理120

3.2.2 内模控制在PID控制参数整定中的应用128

3.3 简化模型预测控制135

3.3.1 单输入-单输出SMPC136

3.3.2 多输入-多输出SMPC143

3.4 预测控制148

3.4.1 预测控制的基本原理149

3.4.2 预测控制的基本算法150

3.4.3 预测控制系统的性能分析158

3.4.4 预测控制系统的工业应用161

3.5 多变量解耦控制167

3.5.1 控制回路间的关联和相对增益矩阵167

3.5.2 关联系统控制器的整定181

3.5.3 多变量解耦控制系统184

思考题与习题190

第4章 流体输送设备控制系统195

4.1 离心泵控制系统195

4.1.1 离心泵的工作原理及主要部件195

4.1.2 离心泵的工作特性198

4.1.3 离心泵的控制方案199

4.1.4 容积式泵的控制方案201

4.2 离心式压缩机防喘振控制202

4.2.1 离心式压缩机的喘振202

4.2.2 离心式压缩机防喘振控制系统的设计203

4.2.3 测量式出口流量的可变极限流量防喘振控制206

4.2.4 离心式压缩机串并联时的防喘振控制206

思考题与习题208

第5章 传热设备控制系统209

5.1 换热器控制系统209

5.1.1 换热器控制系统概述209

5.1.2 传热设备的特性及静态数学模型209

5.1.3 对象的动态数学模型215

5.2 一般传热设备的控制222

5.2.1 控制方案的确定222

5.2.2 传热设备控制方案的实现223

5.2.3 调节传热面积226

5.2.4 复杂控制系统227

5.3 锅炉设备的控制230

5.3.1 工艺流程简介230

5.3.2 锅炉汽包水位的控制232

5.3.3 锅炉燃烧控制系统239

5.3.4 蒸汽过热系统的控制244

5.3.5 采用可编程控制器的锅炉控制实例244

思考题与习题248

第6章 精馏塔控制系统249

6.1 精馏塔控制系统概述249

6.1.1 精馏塔的控制要求249

6.1.2 精馏塔的扰动分析250

6.2 精馏塔的特性251

6.2.1 精馏塔的静态特性251

6.2.2 精馏塔的动态特性252

6.3 精馏塔被控变量的选择254

6.4 精馏塔的基本控制256

6.4.1 产品质量的开环控制256

6.4.2 按精馏段指标的控制257

6.4.3 按提馏段指标的控制259

6.4.4 精馏塔的塔压控制260

6.5 精馏塔的新型控制方案262

6.5.1 精镏塔的解耦控制262

6.5.2 精馏塔的节能控制263

6.5.3 精馏塔的最优控制266

思考题与习题268

参考文献270