過程控制系統(tǒng)的MATLAB仿真

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)過程也在向規(guī)模化、復(fù)雜化和大型化的方向日新月異地發(fā)展。過程控制系統(tǒng)是一門與生產(chǎn)過程聯(lián)系非常密切的課程，過程控制系統(tǒng)的設(shè)計涉及生產(chǎn)工藝、測控技術(shù)、自動控制理論、智能控制和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的知識，是一門綜合性的學(xué)科?！　】刂葡到y(tǒng)的計算機仿真是一門涉及到控制理論、計算數(shù)學(xué)與計算機技術(shù)的綜合性學(xué)科?？刂葡到y(tǒng)仿真是以控制系統(tǒng)的模型為基礎(chǔ)，主要用數(shù)學(xué)模型代替實際的控制系統(tǒng)，以計算機為工具，對控制系統(tǒng)進行實驗和研究的一種方法?？刂葡到y(tǒng)的MATLAB語言具有功能強大、適用范圍廣、編程效率高和圖形界面友好等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB的Toolbox（工具箱）與Simulink（仿真）工具為過程控制系統(tǒng)設(shè)計與參數(shù)整定的計算與仿真提供了一個強有力的工具，使過程控制系統(tǒng)的設(shè)計與整定發(fā)生了革命性的變化?！　”緯鴱幕靖拍钊胧郑到y(tǒng)地討論了過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成、基本原理、特點、設(shè)計方法及過程控制系統(tǒng)的計算機仿真。全書共9章，內(nèi)容包括MATLAB與Simulink技術(shù)、PID控制策略、單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、補償控制系統(tǒng)、解耦控制系統(tǒng)，以及典型控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計、參數(shù)整定和計算機仿真?！　”緯鴥?nèi)容深入淺出，概念清楚，各個章節(jié)的內(nèi)容既相互聯(lián)系又相互獨立，讀者可以結(jié)合自己的方向深入地進行研究。本書適用于自動化、自動化儀表、計算機應(yīng)用、機械電子及自動化等領(lǐng)域的本、?？粕把芯可鳛榻虒W(xué)參考書，也可以供從事生產(chǎn)過程自動化、機械電子及自動化、計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考?！　”緯蓜⑽亩?、王東林編著，劉夏、黎媚、劉洪杉、郭月紅、陳澤華、麻廣睿、陳乾、強小紅、邊興田、成珍、賈鵬霄、閆文、劉慧、王昭燕、牛赫、黃萬等同志為本書的編寫及制圖、仿真等做了大量工作。另外，本書在編寫過程中還得到了北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院自動化系全體教師的關(guān)心和幫助，得到了機械工業(yè)出版社顧謙編輯的大力支持和幫助，謹(jǐn)此一并表示衷心感謝！　　由于時間倉促以及編著者的水平所限，書中難免存在一些不足和錯誤，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書從基本概念入手，系統(tǒng)地闡述了簡單過程控制系統(tǒng)和復(fù)雜過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成、基本原理、特點、設(shè)計方法及過程控制系統(tǒng)的計算機仿真。內(nèi)容包括MATLAB與Simulink技術(shù)、PID控制策略、單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、補償控制系統(tǒng)、解耦控制系統(tǒng)，以及典型控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計、參數(shù)整定和計算機仿真。    本書內(nèi)容深入淺出，概念清楚，各個章節(jié)的內(nèi)容既相互聯(lián)系又相互獨立，讀者可以結(jié)合自己的專業(yè)領(lǐng)域深入地進行研究．本書適用于自動化、自動化儀表、計算機應(yīng)用、機械電子及自動化等領(lǐng)域的本、?？粕把芯可鳛榻虒W(xué)參考書，也可以供從事生產(chǎn)過程自動化、機械電子及自動化、計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章  過程控制系統(tǒng)及仿真概述  1.1  過程控制的任務(wù)與目標(biāo)  1.2  過程控制系統(tǒng)的組成與特點  1.3  過程控制系統(tǒng)的分類    1.3.1  一般分類    1.3.2  按設(shè)定值形式分類    1.3.3  按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點分類  1.4  過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)    1.4.1  時域控制性能指標(biāo)    1.4.2綜合控制性能指標(biāo)  1.5  過程控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真    1.5.1  控制系統(tǒng)計算機仿真    1.5.2  控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真第2章  控制系統(tǒng)MA丁LAB仿真基礎(chǔ)　2.1  MATLAB系統(tǒng)概述    2.1.1  MATLAB簡介    2.1.2  MATLAB集成環(huán)境的組成    2.1.3  MATLAB編程基礎(chǔ)  2.2 MATLAB數(shù)值計算功能    2.2.1 MATLAB數(shù)據(jù)類型    2.2.2矩陣及其運算  2.3  MATuB圖形功能    2.3.1  二維圖形的繪制    2.3.2  三維圖形的繪制  2.4  程序設(shè)計    2.4.1  M文件    2.4.2  流程控制語句  2.5  Simulink仿真基礎(chǔ)    2.5.1 Simulink的基本操作    2.5.2  系統(tǒng)仿真及參數(shù)設(shè)置    2.5.3  Simulink仿真分析第3章  PID控制器  3.1  概述　3.2  比例調(diào)節(jié)器    3.2.1  比例調(diào)節(jié)和比例帶    3.2.2  比例調(diào)節(jié)的特點　3.3　積分調(diào)節(jié)器    3.3.1  積分調(diào)節(jié)器概述    3.3.2  積分調(diào)節(jié)器的特點    3.3.3  積分速度對控制系統(tǒng)的影響  3.4  比例積分調(diào)節(jié)器    3.4.1  比例積分調(diào)節(jié)    3.4.2  比例積分調(diào)節(jié)器的特點    3.4.3  比例積分調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)過渡過程的影響    3.4.4  積分飽和及防止  3.5  比例微分調(diào)節(jié)器    3.5.1  比例微分控制算法    3.5.2  比例微分調(diào)節(jié)器的特點  3.6  比例積分微分調(diào)節(jié)器    3.6.1  比例積分微分調(diào)節(jié)器的表達式    3.6.2  PID調(diào)節(jié)器的頻率響應(yīng)特性    3.6.3  PID調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)  3.7　數(shù)字式PID調(diào)節(jié)器    3.7.1  數(shù)字式PID控制算法的形式    3.7.2  數(shù)字式PID控制算法的特點  3.8  改進的PID控制算法    3.8.1  積分分離PID控制算法    3.8.2　抗積分飽和PID控制算法    3.8.3　梯形積分PID控制算法    3.8.4　變速積分PID控制算法    3.8.5  微分先行PID控制算法    3.8.6  比例先行I-PD控制算法    3.8.7  帶有死區(qū)的PID調(diào)節(jié)器  3.9  PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定    3.9.1  PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的原則    3.9.2 PID調(diào)節(jié)器工程整定法的特點　　3.9.3  PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定第4章  簡單過程控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真　4.1  簡單過程控制系統(tǒng)的組成　4.2  簡單過程控制系統(tǒng)的設(shè)計　　4.2.1  被控對象的動態(tài)特性　　4.2.2　被控變量的選擇  　4.2.3　操縱變量的選擇  　4.2.4  檢測變送環(huán)節(jié)  　4.2.5  執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的選擇　4.3  簡單過程控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真第5章  串級控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真第6章  特殊控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真第7章　補償控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真第8章　解耦控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真第9章　典型過程控制系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 過程控制系統(tǒng)及仿真概述過程控制系統(tǒng)是利用過程檢測裝置、變送器、控制儀表和執(zhí)行器等對整個生產(chǎn)過程進行檢測與控制，以達到所需控制目標(biāo)。過程控制系統(tǒng)的被控量為溫度、壓力、流量、液位、成分等，它涉及冶金、機械、石油、化工、電力、輕工、建材等領(lǐng)域，因而過程控制在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。1.1 過程控制的任務(wù)與目標(biāo)凡是采用數(shù)字或模擬控制方式對生產(chǎn)過程的某一個或某些物理參數(shù)進行自動控制的系統(tǒng)統(tǒng)稱為過程控制系統(tǒng)。過程控制主要針對溫度、壓力、流量、液位（物流）、成分和物性等參數(shù)進行控制。 生產(chǎn)過程是與化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)、物理反應(yīng)、相變過程、能量的轉(zhuǎn)換過程、傳熱傳質(zhì)過程等復(fù)雜的反應(yīng)或過程相伴隨的。這些過程或反應(yīng)的進行，必須滿足一定的內(nèi)部和外部條件。滿足這些條件，并且使這些條件保持穩(wěn)定，生產(chǎn)過程就能正常、穩(wěn)定地進行，產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量就能得到保證。所以，過程控制主要是對決定生產(chǎn)過程是否正常進行控制，以保證整個生產(chǎn)過程的正常進行。工業(yè)生產(chǎn)對過程控制的要求是多方面的，比如生產(chǎn)過程中原料和能源消耗最小，即成本低而效率高，以及工業(yè)生產(chǎn)過程中的某一量以最短時間到達設(shè)定值等。

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《過程控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》由機械工業(yè)出版社出版。

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