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第1章 绪论1

1.1 典型过程1

1.2 过程控制的基本概念3

1.3 过程控制系统的组成、特点及分类4

1.3.1 过程控制系统的组成及特点4

1.3.2 过程控制系统的分类6

1.4 过程控制系统的发展8

思考题与习题11

第2章 过程建模12

2.1 概述12

2.2 过程动态特性13

2.3 机理法建模14

2.3.1 基本原理14

2.3.2 单容过程的建模15

2.3.3 多容过程的建模17

2.4 测试法建模18

2.4.1 概述18

2.4.2 时域法19

2.4.3 频域法23

2.4.4 最小二乘法24

思考题与习题25

第3章 简单控制系统27

3.1 控制系统的性能指标27

3.2 简单控制系统的特点29

3.3 过程控制系统的设计步骤31

3.4 变量选择33

3.4.1 被控变量的选择33

3.4.2 操作变量的选择34

3.5 控制系统的选择36

3.5.1 控制系统简介36

3.5.2 控制系统的选择37

3.6 检测变送装置的选择38

3.7 执行器及安全栅41

3.7.1 电磁阀41

3.7.2 步进电机43

3.7.3 变频器47

3.7.4 调节阀50

3.7.5 安全栅59

3.8 P1D控制器设计65

3.8.1 PID控制器概述65

3.8.2 PID控制器的特点66

3.8.3 PID控制器对控制品质的影响68

3.8.4 PID控制器的选择原则69

3.8.5 作用方式的选择70

3.9 PID控制器的整定方法70

思考题与习题73

第4章 复杂控制系统75

4.1 串级控制系统75

4.1.1 串级控制系统的组成结构及工作原理75

4.1.2 串级控制系统的特点80

4.1.3 串级控制系统的设计方法84

4.1.4 串级控制系统的参数整定方法87

4.2 比值控制系统89

4.2.1 比值控制系统的结构类型89

4.2.2 比值系数的换算92

4.2.3 比值控制系统的设计方法93

4.2.4 比值控制系统的参数整定方法94

4.3 均匀控制系统94

4.3.1 概述94

4.3.2 均匀控制系统的结构原理95

4.3.3 均匀控制系统的参数整定97

4.4 分程控制系统98

4.4.1 分程控制系统的结构与分类98

4.4.2 分程控制系统的设计与应用99

4.5 选择性控制系统102

4.5.1 选择性控制系统的类型103

4.5.2 选择性控制系统的设计方法104

4.6 补偿控制系统106

4.6.1 补偿控制的基本概念106

4.6.2 前馈控制系统107

4.6.3 大滞后过程控制系统113

4.7 解耦控制系统116

4.7.1 解耦控制系统的基本概念117

4.7.2 解耦控制方法117

思考题与习题121

第5章 先进控制方法123

5.1 概述123

5.2 内模控制123

5.2.1 内模控制基本原理124

5.2.2 内模控制的建模方法126

5.2.3 内模控制器的设计128

5.2.4 内模控制器的工业应用129

5.2.5 内模控制器存在的问题及研究展望130

5.3 自适应控制131

5.3.1 模型参考自适应控制系统133

5.3.2 自校正控制系统135

5.3.3 两种方法的比较与总结137

5.4 预测控制138

5.4.1 概述138

5.4.2 动态矩阵控制139

5.4.3 模型算法控制146

5.4.4 广义预测控制148

5.5 推理控制150

5.5.1 推理控制的基本原理150

5.5.2 推理控制系统的设计153

5.5.3 存在问题及展望155

5.6 鲁棒控制155

5.6.1 鲁棒控制的基本原理156

5.6.2 鲁棒控制器设计157

5.7 智能控制160

5.7.1 概述160

5.7.2 模糊控制160

5.7.3 专家控制165

5.7.4 神经网络控制169

思考题与习题172

第6章 计算机过程控制系统173

6.1 概述173

6.1.1 计算机过程控制系统的发展173

6.1.2 计算机过程控制系统的组成174

6.1.3 计算机过程控制系统的基本类型176

6.2 直接数字控制系统179

6.2.1 直接数字控制系统的特点179

6.2.2 数字PID控制179

6.2.3 积分分离PID控制算法181

6.2.4 不完全微分PID算法182

6.3 计算机监督控制系统183

6.4 PLC控制系统184

6.4.1 PLC的产生和发展185

6.4.2 PLC的组成186

6.4.3 PLC的基本工作原理190

6.4.4 PLC编程与设计190

6.5 分布式控制系统194

6.5.1 DCS的发展195

6.5.2 DCS的结构特点196

6.6 现场总线控制系统198

6.6.1 概述198

6.6.2 现场总线控制系统结构与特点198

6.6.3 现场总线的种类199

6.7 综合自动化技术201

思考题与习题203

第7章 工业过程控制实例204

7.1 氧化铝生料浆配料过程控制204

7.1.1 配料过程描述204

7.1.2 过程控制方案206

7.2 氧化铝熟料窑过程控制207

7.2.1 熟料窑工艺207

7.2.2 影响控制目标的因素分析208

7.2.3 各参数的控制方案210

7.3 竖炉焙烧过程控制213

7.3.1 竖炉焙烧过程描述213

7.3.2 过程控制的结构与功能215

7.4 发酵工业过程控制217

7.4.1 过程描述217

7.4.2 控制方案223

思考题与习题225

参考文献226