1 控制系統(tǒng)的基本概念001
1.1 概述001
1.1.1 生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)所包含的內容002
1.1.2 過程裝備控制的任務和要求002
1.2 控制系統(tǒng)的組成003
1.2.1 過程裝備控制的基本概念003
1.2.2 系統(tǒng)組成004
1.3 控制系統(tǒng)的方框圖004
1.4 控制系統(tǒng)的分類006
1.4.1 按給定值的變化規(guī)律劃分006
1.4.2 按系統(tǒng)輸出信號對操縱變量影響的方式劃分007
1.4.3 按系統(tǒng)的復雜程度劃分007
1.4.4 按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分007
1.4.5 按控制作用的形式劃分009
1.4.6 按控制系統(tǒng)的特性劃分009
1.5 控制系統(tǒng)的過渡過程及其性能指標009
1.5.1 控制系統(tǒng)的過渡過程009
1.5.2 控制系統(tǒng)的性能指標010
1.5.3 自動控制系統(tǒng)性能的基本要求012
思考題與習題013

2 過程控制系統(tǒng)設計基礎017
2.1 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型017
2.1.1 微分方程017
2.1.2 傳遞函數(shù)019
2.1.3 方框圖的簡化020
2.2 被控對象的動態(tài)特性025
2.2.1 被控對象的數(shù)學描述025
2.2.2 被控對象的特性參數(shù)029
2.2.3 對象特性的實驗測定031
2.3 控制器的動態(tài)特性035
2.3.1 控制器的基本控制規(guī)律035
2.3.2 控制規(guī)律的選取043
2.4 單回路控制系統(tǒng)044
2.4.1 單回路控制系統(tǒng)的設計044
2.4.2 控制器參數(shù)的工程整定048
思考題與習題051

3 復雜控制系統(tǒng)055
3.1 串級控制系統(tǒng)056
3.1.1 基本原理056
3.1.2 主要特點及其應用場合058
3.2 前饋控制系統(tǒng)059
3.2.1 基本原理059
3.2.2 主要結構形式060
3.3 比值控制系統(tǒng)063
3.3.1 定比值控制系統(tǒng)064
3.3.2 變比值控制系統(tǒng)066
3.4 選擇性控制系統(tǒng)067
3.4.1 基本原理067
3.4.2 選擇性控制的類型068
3.4.3 選擇性控制中選擇器性質的確定068
3.5 均勻控制系統(tǒng)069
3.5.1 基本原理及特點069
3.5.2 均勻控制的類型070
3.6 分程控制系統(tǒng)070
思考題與習題072

4 過程檢測技術075
4.1 測量與誤差的基本知識075
4.1.1 測量的基本概念075
4.1.2 誤差的基本概念078
4.1.3 儀器儀表的主要性能指標081
4.2 傳感器概述085
4.2.1 傳感器基本概念及組成085
4.2.2 傳感器分類087
4.2.3 傳感器特性及標定087
4.2.4 新型傳感器介紹088
4.2.5 傳感器選用089
4.3 壓力測量090
4.3.1 概述090
4.3.2 液柱式壓力計091
4.3.3 彈性式壓力計093
4.3.4 壓阻式壓力計095
4.3.5 壓電式壓力計096
4.3.6 壓力計的選用098
4.4 溫度測量099
4.4.1 概論099
4.4.2 熱膨脹式溫度計100
4.4.3 熱電偶測溫儀表101
4.4.4 熱電阻測溫儀表105
4.4.5 測溫儀表的選用106
4.5 流量測量107
4.5.1 概述107
4.5.2 壓差式流量計108
4.5.3 轉子式流量計111
4.5.4 渦街流量計112
4.5.5 電磁式流量計113
4.5.6 熱式氣體質量流量計114
4.5.7 流量測量儀表的選用115
4.6 液位測量115
4.6.1 概述115
4.6.2 浮力式液位計116
4.6.3 靜壓式液位計118
4.6.4 電容式液位計120
4.6.5 光纖液位計121
4.6.6 液位計的選用122
4.7 物質成分分析123
4.7.1 紅外線氣體分析儀123
4.7.2 氧化鋯氧氣分析儀125
4.7.3 工業(yè)電導儀128
4.7.4 氣相色譜儀131
4.8 過程檢測技術的新進展134
4.8.1 智能傳感器135
4.8.2 軟測量技術136
4.8.3 多傳感器信息融合136
4.8.4 虛擬儀器137
思考題與習題139

5 過程控制裝置143
5.1 變送器144
5.1.1 差壓變送器145
5.1.2 防爆安全柵156
5.1.3 溫度變送器160
5.1.4 標準儀表的信號標準以及與電源連接的方式163
5.1.5 典型系統(tǒng)的變送器選擇164
5.2 控制器165
5.2.1 控制器控制規(guī)律的實現(xiàn)方法165
5.2.2 PID 控制器的硬件結構168
5.2.3 典型系統(tǒng)的控制器選擇179
5.3 執(zhí)行器180
5.3.1 氣動執(zhí)行器181
5.3.2 電動執(zhí)行器191
5.3.3 電-氣轉換器及電-氣閥門定位器192
5.3.4 典型系統(tǒng)執(zhí)行器的選擇194
思考題與習題196

6 計算機控制系統(tǒng)199
6.1 概述199
6.2 計算機控制系統(tǒng)的組成及分類201
6.2.1 計算機控制系統(tǒng)的組成201
6.2.2 數(shù)字閥門202
6.2.3 計算機控制系統(tǒng)的分類202
6.3 A/D 與D/A 轉換器206
6.3.1 A/D 轉換器206
6.3.2 A/D 選擇原則207
6.3.3 D/A 轉換器208
6.3.4 D/A 選擇原則210
6.3.5 A/D、D/A 接口板介紹210
6.4 計算機測試系統(tǒng)211
6.4.1 計算機在測試技術中的作用211
6.4.2 計算機測試系統(tǒng)的基本結構211
6.4.3 數(shù)據(jù)采集213
6.4.4 計算機測試系統(tǒng)的設計215
6.5 直接數(shù)字控制系統(tǒng)216
6.5.1 DDC 系統(tǒng)概述216
6.5.2 DDC 的基本算法219
6.5.3 改進的PID 算法222
6.5.4 DDC 的PID 算法中參數(shù)的整定227
6.5.5 采樣周期的選擇227
6.6 可編程序控制器及其應用* 228
6.6.1 概述228
6.6.2 可編程序控制器的基本組成與工作原理229
6.6.3 可編程序控制器的編程指令231
6.7 集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)233
6.7.1 集散控制系統(tǒng)233
6.7.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)236
6.8 計算機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)238
6.8.1 計算機控制系統(tǒng)的設計原則238
6.8.2 計算機控制系統(tǒng)設計的一般步驟239
6.9 提高計算機控制系統(tǒng)可靠性的措施241
6.9.1 提高元器件的可靠性241
6.9.2 冗余技術241
6.9.3 采取抗干擾措施242
思考題與習題245

7 典型過程控制系統(tǒng)應用方案249
7.1 熱交換器溫度反饋——靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)249
7.1.1 生產(chǎn)過程對系統(tǒng)設計的要求249
7.1.2 系統(tǒng)組成250
7.1.3 儀表靜態(tài)參數(shù)的設置250
7.2 單回路控制系統(tǒng)的應用251
7.2.1 生產(chǎn)工藝簡況252
7.2.2 系統(tǒng)設計252
7.3 流體輸送設備的控制255
7.3.1 概述255
7.3.2 泵及壓縮機的典型控制方案255
7.4 反應器的控制* 259
7.4.1 化學反應的特點與基本規(guī)律259
7.4.2 化學反應器的控制要求和手段261
7.4.3 反應器溫度被控變量的選擇262
7.4.4 以溫度作為控制指標的控制方案264
7.5 精餾塔的控制266
7.5.1 概述266
7.5.2 精餾塔的基本關系266
7.5.3 精餾塔的控制要求及干擾因素267
7.5.4 被控變量的選擇267
7.5.5 精餾塔的控制268
7.6 計算機數(shù)字控制的典型實例——爐溫控制系統(tǒng)的計算機控制269
7.6.1 控制方案設計269
7.6.2 硬件線路271
7.6.3 控制算法的確定272
7.6.4 程序流程框圖273
7.6.5 控制系統(tǒng)的調試273
思考題與習題273

8 先進過程控制系統(tǒng)簡介275
8.1 自適應控制系統(tǒng)276
8.1.1 基本概念276
8.1.2 自適應控制系統(tǒng)的基本類型276
8.2 推斷控制系統(tǒng)276
8.3 預測控制系統(tǒng)277
8.4 模糊控制系統(tǒng)279
8.5 數(shù)據(jù)驅動的智能控制系統(tǒng)280
8.5.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)學模型281
8.5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡拓撲結構及學習算法282
8.5.3 常用神經(jīng)網(wǎng)絡簡介283
8.5.4 深度學習網(wǎng)絡模型285
8.5.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡與自動控制285
思考題與習題288

參考文獻289