过程控制系统

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内容简介

前言

第1章 绪论

1.1 过程控制系统的基本概念

1.2 过程控制系统的组成及分类

1.2.1 被控过程

1.2.2 检测变送仪表

1.2.3 执行器

1.2.4 控制器

1.2.5 报警保护和连锁等其他部件

1.3 过程控制系统的分类

1.4 过程控制的特点

1.4.1 控制主体复杂、控制要求高

1.4.2 过程控制系统由过程检测和控制仪表组成

1.4.3 被控过程是多种多样的、非电量的

1.4.4 过程控制的控制过程多属慢过程，而且多数为参量控制

1.4.5 过程控制方案十分丰富

1.4.6 定值控制是过程控制的一种常用形式

1.5 过程控制系统性能指标

1.5.1 稳态与动态

1.5.2 性能指标的分析和确定方法

1.5.3 单项性能指标

1.5.4 综合性能指标

1.6 过程控制系统的典型应用

1.6.1 发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统

1.6.2 蒸汽锅炉的液位控制系统

1.6.3 转炉供氧量控制系统

1.6.4 谷氨酸发酵过程控制

1.7 过程控制的发展过程

1.7.1 基于模拟仪表控制系统的局部自动化阶段（20世纪50年代）

1.7.2 基于计算机集中监督控制系统的综合自动化阶段（20世纪60年代）

1.7.3 分散控制系统（DCS）阶段（20世纪70年代）

1.7.4 现场总线控制系统（FCS）阶段（20世纪90年代）

1.8 过程控制发展的趋势

1.8.1 先进过程控制成为发展主流

1.8.2 过程优化受到普遍关注

1.8.3 综合自动化是当代工业过程控制的主要潮流

1.8.4 网络化发展

1.8.5 智能化发展

1.8.6 虚拟仿真化发展

思考题

第2章 被控过程数学模型的建立

2.1 建立被控过程数学模型的意义

2.1.1 控制系统设计的基础

2.1.2 控制器参数确定的重要依据

2.1.3 仿真或研究、开发新型控制策略的必要条件

2.1.4 设计与操作生产工艺及设备时的指导

2.1.5 工业过程故障检测与诊断系统的设计指导

2.2 被控过程的数学模型的表达形式

2.3 描述过程特性的参数

2.3.1 放大系数K对系统的影响

2.3.2 时间常数T对系统的影响

2.3.3 滞后时间τ对系统的影响

2.4 建立被控过程数学模型的基本方法

2.4.1 机理法建模

2.4.2 试验法建模

2.4.3 混合法建模

2.5 液位对象的机理法建模

2.5.1 自衡单容液位对象建模

2.5.2 双容液位对象的数学模型的建立

2.5.3 三容液位对象的数学模型的建立

2.5.4 多容液位对象的数学模型的建立

2.5.5 非自衡过程建模

2.6 测试法建模

2.6.1 测定动态特性的时域法

2.6.2 阶跃响应测试法建模

2.6.3 一阶惯性环节参数的确定

2.6.4 有时滞的一阶惯性环节参数的确定

2.6.5 二阶惯性环节参数的确定

2.6.6 二阶时延环节参数的确定

2.7 测定动态特性的频域方法

2.8 测定动态特性的统计相关法

2.9 动态特性测试法建模举例

思考题

第3章 简单过程控制系统

3.1 简单过程控制系统基本概念

3.2 过程控制系统设计步骤

3.2.1 熟悉控制系统的技术要求或性能指标

3.2.2 建立控制系统的数学模型

3.2.3 确定控制方案

3.2.4 根据系统的动态特性和静态特性进行分析与综合

3.2.5 系统仿真与实验研究

3.2.6 工程设计

3.2.7 工程安装

3.2.8 控制器参数的整定

3.3 被制变量选择

3.3.1 被控变量的选择方法

3.3.2 被控变量的选择原则

3.4 控制变量的选择

3.5 执行器的选择

3.5.1 执行器的作用方式

3.5.2 调节阀的气开、气关选择

3.6 测量变送环节

3.6.1 测量变送中的滞后问题

3.6.2 测量信号的处理

3.7 控制器的选择

3.7.1 控制器的控制规律选择

3.7.2 控制器的作用方式选择