过程控制系统
ISBN:9787564761790
主编:李实
出版社:电子科技大学出版社
出版/修订日期:2020年1月
¥ 52.00
本书是过程控制系统的基础教程,全书共分8章。第1章介绍过程控制的基本概念发展历史,以及过程控制系统的评价与质量指标,并介绍了过程控制系统工艺流程图的画法。第 2、3、4章为过程控制仪表的内容,分别讨论了检测仪表、控制仪表和执行器。检测仪表主要对温度、压力、流量、物位四大过程参数的检测与变送进行了介绍。在控制仪表中,着重讨论了 PID的基本控制算法和各种工程实用PID算法,以及数字式控制器。在执行器中,除了基本的气动执行器、电动执行器外,还加入了目前使用越来越多的变频器。第5章到第8章为过程控制系统的内容。第5章给出了过程建模的方法,包括机理法建模、测试法建模,并简单讨论了最小二乘法系统辨识。第6章将控制仪表与被控过程组合起来,介绍了单回路控制系统的设计、选型和控制器参数整定等内容,该章节为过程控制的基础。第7章介绍了多种复杂控制方法,包括串级、前馈、比值、均匀、分程、选择、纯滞后和多变量解耦控制,在工业上获得了广泛应用,在当前主流的DCS 产品中均可实现。最后,第8章讨论了两个典型工业案例,包括锅炉设备的控制与精馏塔的控制。
本书注重理论联系实际,尤其以案例的形式讲解控制方法,注重过程工艺与过程控制的实用性,有利于培养学生举一反三的创新思维和能力,为学生将来从事相关工作提供理论与技术基础。
第1章绪论
1.1 过程控制的基本概念
1.1.1 过程控制的研究对象及其特点
1.1.2 过程控制系统的組成
1.1.3 过程控制的目标
1.1.4 过程控制系统的设计方案
1.1.5 过程控制系统的分类
1.2 过程控制的发展
1.2.1 仪表控制阶段
1.2.2 计算机控制阶段
1.2.3 网络自动化与综合自动化阶段
1.3 过程控制系统的评价与质量指标
1.3.1 阶跃响应型性能指标
1.3.2 偏差积分型性能指标
1.4 过程控制的工艺流程图
1.5 本书的结构与章节安排
思考题与习题
第2章 检测仪表
2.1 检测仪表的基本概念
2.1.1 检测仪表的组成
2.1.2 信号传输标准
2.1.3 检测仪表的基本性能指标
2.1.4 测量信号的处理与仅表选型
2.1.5 零点迁移与量程迁移
2.2 温度检测仪表
2.2.1 温度检测的基本概念
2.2.2 热电偶
2.2.3 热电阻
2.2.4 温度变送器
2.2.5 温度检测仪表的选择
2.3 压力检测仪表
2.3.1 压力检测的基本概念
2.3.2 弹性式压力检测仪表
2.3.3 电气式压力检测仪表
2.3.4 压力检测仪表的选择
2.4 流量仪表检测
2.4.1 流量检测的基本概念
2.4.2 节流式流量计
2.4.3 容积式流量计
2.4.4 电磁式流量计
2.4.5 翅声波流量计
2.5 物位检测仪表
2.5.1 静压式液位计
2.5.2 电容式物位计
2.5.3 超声波式物位计
2.5.4 雷达式物位计
思考题与习题
第3章 PID 控制算法与控制仪表
3.1 基本PID控制算法
3.1.1 开关控制
3.1.2 比例控制
3.1.3 比例积分控制
3.1.4 比例积分徽分控制
3.1.5 数字式PID控制算法
3.2 实用PID控制算法及工程应用问题
3.2.1 实用 PID控制算法
3.2.2 积分饱和问题
3.2.3 控制器的正/反作用方式
3.2.4 控制器的无扰切换
3.3 模拟控制仪表
3.4 数字控制仪表
3.4.1 数字式控制器的基本组成与结构
3.4.2 控制功能的实现
思考题与习题
第4章执行器与安全栅
4.1 概述
4.2 气动执行器
4.2.1 气动执行器的基本结构
4.2.2 气动执行器的辅助机构
4.3 控制阀
4.3.1 控制阀的工作原理
4.3.2 控制阀的结构类型
4.3.3 控制阀的流量特性
4.4 电动执行器
4.4.1 电动执行机构的工作原理与特点
4.4.2 伺服放大器
4.4.3 执行机构
4.5 变频器
4.5.1 变频器的基本工作原理
4.5.2变频器在过程控制中的应用
4.6 安全栅
4.6.1 安全火花防爆系统的基本概念
4.6.2 安全栅的基本组成与工作原理
思考题与习题
第5章 过程建模
5.1 过程建模的基本概念
5.1.1 过程的教学模型
5.1.2 过程建模的目的
5.1.3 过程建模的方法
5.2 机理建模
5.2.1 机理建模的步骤
5.2.2 基于守恒的建模方法
5.2.3 模型线性化与模型转换
5.3 过程的动态特性分析
5.3.1无纯滞后单容过程
5.3.2 有純滞后单容过程
5.3.3 双容及多容过程
5.3.4 无自衡过程
5.3.5 具有反向特性的非最小相位过程
5.4 测试法建模
5.4.1 测试法建模的方法
5.4.2时域响应应曲线法
5.4.3 最小二乘法过程辨识
思考题与习题
第6章单回路控制系统
6.1 概述
6.1.1 单回路控制系统的组成
6.1.2 过程控制系统设计的步骤
6.2 被控量、 操纵量及控制通道的选择
6.2.1被控量的选择
6.2.2操纵量及控制通道的选择
6.3 执行器的选择
6.3.1 执行机构的选择
6.3.2 控制阀的阀体类型选择
6.3.3 控制阀的气开/气关方式选择
6.3.4 控制阀流量特性 (或阀芯形式)的选择
6.3.5 控制阀口径的计算.
6.4 控制器的选型
6.4.1 控制规律的选择
6.4.2 控制器正/反作用方式的选择
6.5 控制器的参数整定
6.5.1 临界比例度法
6.5.2 衰减曲线法
6.5.3 经验整定法
6.5.4 响应曲线法
6.5.5 总结
6.6 工业过程常见回路的特点及其设计
思考题与习题
第7章 复杂控制系统
7.1 串级控制系统
7.1.1 串级控制系统的提出与基本结构
7.1.2 串级控制系统的特点
7.1.3 串級控制系统的应用场合
7.1.4 串级控制系统的设计
7.1.5 串级控制系统的参数整定
7.2 前馈控制系统
7.2.1 前馈控制系统的基本概念与特点
7.2.2 前馈控制系统的结构形式
7.2.3 前馈控制器的工程设计
7.3 比值控制系统
7.3.1 比值控制系统的基本概念
7.3.2 比值控制系统的类型
7.3.3 比值控制系统的实施
7.4 均匀控制系统
7.4.1 均匀控制的出现
7.4.2 均匀控制系统的结构
7.4.3 均匀控制系统控制规律的选择与参數整定
7.5 分程控制系统
7.5.1 分程控制的出现
7.5.2 分程控制的结构
7.5.3 分程控制的工程应用
7.6 选择性控制系统
7.6.1 超驰控制的出现
7.6.2 超驰控制系统的结构与工作原理
7.6.3 超驰控制系统的设计
7.6.4 用于检测量的选择性控制系统
7.7 纯滞后控制系统
7.7.1纯滞后问题
7.7.2 Smith预估补偿控制
7.7.3 改进的Smith预估补偿控制
7.8 多变量解耦控制系统
7.8.1 解耦控制系统的基本概念
7.8.2 相对增益及其性质
7.8.3 变量配对与控制器参数整定
7.8.4 解耦控制系统的设计
7.8.5 解耦过程中的一些问题
思考题与习题
第8章典型工业过程的控制
8.1 锅炉设备的控制
8.1.1 锅炉设备
8.1.2 汽包水位控制系统
8.1.3 锅炉燃烧控制系统
8.1.4 过热蒸汽温度控制系统
8.2 精馏塔的控制
8.2.1 精馏塔的控制目标
8.2.2 精馏塔的静态特性与扰动分析
8.2.3 精馏塔被控变量的选取
8.2.4 精馏塔的控制方案
附录: PID控制器大事记