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第1章 绪论1

1.1 过程控制概述1

1.1.1 过程控制的特点、任务及要求1

1.1.2 过程控制的发展概况6

1.1.3 过程控制系统的组成、分类及性能指标7

1.2 自动化仪表概述10

1.2.1 自动化仪表的分类与发展10

1.2.2 自动化仪表的信号制与能源供给13

1.2.3 安全防爆仪表与安全防爆系统13

思考题与习题15

第2章 过程参数的检测与变送17

2.1 参数检测与变送概述17

2.1.1 检测仪表17

2.1.2 检测误差18

2.1.3 检测仪表的基本特性20

2.1.4 变送器的构成原理23

2.1.5 变送器的信号传输方式25

2.2 温度的检测与变送26

2.2.1 温度检测方法26

2.2.2 典型模拟式温度变送器34

2.2.3 智能式温度变送器40

2.3 压力的检测与变送42

2.3.1 压力的概念及其检测42

2.3.2 DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差压变送器44

2.3.3 电容式差压变送器48

2.3.4 智能式差压变送器50

2.4 流量的检测与变送53

2.4.1 流量的概念与检测方法53

2.4.2 典型流量检测仪表54

2.5 物位的检测与变送58

2.5.1 物位检测的主要方法58

2.5.2 典型物位检测仪表59

2.6 成分的检测与变送62

2.6.1 概述62

2.6.2 红外式气体成分的检测及仪表63

2.6.3 氧气成分的检测及仪表64

2.6.4 多种组分的检测及仪表68

思考题与习题70

第3章 过程控制仪表72

3.1 过程控制仪表概述72

3.2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器73

3.2.1 比例积分微分调节规律73

3.2.2 DDZ-Ⅲ型PID基型调节器76

3.3 数字式控制器85

3.3.1 数字式控制器的基本构成86

3.3.2 数字式控制器实例87

3.4 执行器92

3.4.1 执行器的构成原理92

3.4.2 气动执行器的应用95

3.4.3 电／气转换器与阀门定位器101

3.4.4 智能式电动执行器102

3.5 安全栅104

3.5.1 齐纳式安全栅104

3.5.2 隔离式安全栅106

思考题与习题108

第4章 被控过程的数学模型110

4.1 过程建模的基本概念110

4.1.1 被控过程的数学模型及其作用110

4.1.2 被控过程的特性111

4.1.3 过程建模方法114

4.2 解析法建立过程的数学模型116

4.2.1 解析法建模的一般步骤116

4.2.2 单容过程的解析法建模116

4.2.3 多容过程的解析法建模119

4.3 试验法建立过程的数学模型122

4.3.1 响应曲线法123

4.3.2 最小二乘法130

思考题与习题139

第5章 简单控制系统的设计143

5.1 简单控制系统设计概述143

5.1.1 控制系统设计任务及开发步骤144

5.1.2 设计中需要注意的有关问题145

5.2 控制方案的确定146

5.2.1 被控参数的选取146

5.2.2 控制参数的选择147

5.2.3 被控参数的测量与变送150

5.2.4 调节规律对控制质量的影响及其选择151

5.2.5 执行器的选择157

5.2.6 调节器正／反作用方式的选择157

5.3 调节器的参数整定158

5.3.1 调节器参数整定的理论基础158

5.3.2 调节器参数的整定160

5.3.3 PID调节器参数的自整定165

5.4 单回路控制系统设计实例170

5.4.1 干燥过程的控制系统设计170

5.4.2 储槽液位过程控制系统的设计172

思考题与习题173

第6章 常用高性能过程控制系统177

6.1 串级控制系统177

6.1.1 串级控制的基本概念177

6.1.2 串级控制系统的控制效果178

6.1.3 串级控制系统的适用范围183

6.1.4 串级控制系统的设计185

6.1.5 串级控制系统的参数整定188

6.2 前馈控制系统190

6.2.1 前馈控制的基本概念190

6.2.2 前馈控制的特点及局限性191

6.2.3 静态补偿与动态补偿192

6.2.4 前馈-反馈复合控制192

6.2.5 引入前馈控制的原则及应用实例193

6.3 大滞后过程控制系统195

6.3.1 大滞后过程概述195

6.3.2 史密斯预估控制195

6.3.3 改进型史密斯预估控制197

6.3.4 内模控制199

思考题与习题202

第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统205

7.1 比值控制系统205

7.1.1 比值控制概述205

7.1.2 比值控制系统的设计208

7.1.3 比值控制系统的参数整定212

7.2 均匀控制系统212

7.2.1 均匀控制的提出及其特点212

7.2.2 均匀控制系统的设计214

7.3 分程控制系统216

7.3.1 分程控制概述216

7.3.2 分程控制系统的设计217

7.3.3 分程控制系统的应用219

7.4 自动选择性控制系统220

7.4.1 自动选择性控制概述220

7.4.2 系统的类型及工作过程221

7.4.3 自动选择性控制系统的设计222

思考题与习题224

第8章 复杂过程控制系统228

8.1 序言228

8.2 多变量解耦控制系统228

8.2.1 耦合过程及其要解决的问题228

8.2.2 相对增益与相对增益矩阵229

8.2.3 解耦控制系统的设计234

8.3 适应过程参数变化的控制系统239

8.3.1 适应静态增益变化的控制系统239

8.3.2 适应纯滞后时间变化的控制系统241

8.3.3 适应时间常数变化的控制系统243

8.4 推理控制系统245

8.4.1 推理控制系统的组成245

8.4.2 推理-反馈控制系统248

8.4.3 输出可测条件下的推理控制系统249

8.5 预测控制系统252

8.5.1 预测模型252

8.5.2 参考轨迹255

8.5.3 优化算法255

8.6 模糊控制257

8.6.1 模糊控制及其特点257

8.6.2 预备知识257

8.6.3 模糊控制的基本原理与构成259

8.6.4 模糊控制系统的设计260

思考题与习题267

第9章 基于网络的过程计算机控制系统270

9.1 集散控制系统270

9.1.1 集散控制系统概述270

9.1.2 集散控制系统的递阶结构277

9.1.3 集散控制系统的通信网络282

9.1.4 集散控制系统的软件及组态285

9.2 基于现场总线的过程控制系统288

9.2.1 现场总线的基本概念288

9.2.2 现场总线的通信模型290

9.2.3 基于现场总线的控制系统的设计295

思考题与习题299

第10章 典型生产过程控制与工程设计300

10.1 典型生产过程控制300

10.1.1 电厂锅炉的过程控制300

10.1.2 精馏塔的过程控制306

10.2 过程控制系统的工程设计311

10.2.1 工程设计的目的和主要内容311

10.2.2 工程设计的具体步骤312

10.2.3 控制系统的抗干扰和接地设计315

思考题与习题319

附录322

附录A322

附录B323

参考文献325