過(guò)程控制系統(tǒng)

內(nèi)容概要

　　本書(shū)經(jīng)過(guò)3屆學(xué)生的使用，廣泛吸取了學(xué)生的建議和意見(jiàn)。這次修訂，根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)改革的要求，將其內(nèi)容進(jìn)行改錯(cuò)、修改、修訂和整合，對(duì)第4章的內(nèi)容進(jìn)行了較大修改，使其內(nèi)容更新穎，實(shí)用性更強(qiáng)。本書(shū)全面論述了過(guò)程控制系統(tǒng)的要求、組成、性能指標(biāo)和發(fā)展方向；數(shù)學(xué)模型的一般表示形式和建模方法；簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、分析和設(shè)計(jì)等；常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施等；多變量解耦控制系統(tǒng)的分析和解耦設(shè)計(jì)方法；以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和先進(jìn)控制策略的介紹。

書(shū)籍目錄

目 錄
第1章 概述
1.1 過(guò)程控制的要求與任務(wù)
1.2 過(guò)程控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)
1.2.1 過(guò)程控制系統(tǒng)的組成
1.2.2 過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.3 過(guò)程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
1.3.1 單項(xiàng)性能指標(biāo)
1.3.2 綜合性能指標(biāo)
1.4 過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.4.1 確定系統(tǒng)變量
1.4.2 確定控制方案
1.4.3 過(guò)程控制系統(tǒng)硬件選擇
1.4.4 設(shè)計(jì)安全保護(hù)系統(tǒng)
1.4.5 系統(tǒng)調(diào)試和投運(yùn)
1.5 過(guò)程控制的發(fā)展與趨勢(shì)
1.5.1 過(guò)程控制裝置的進(jìn)展
1.5.2 過(guò)程控制策略的進(jìn)展
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型
2.1 過(guò)程模型概述
2.1.1 被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性
2.1.2 數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式與要求
2.1.3 建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基本方法
2.2 機(jī)理法建模
2.2.1 單容對(duì)象的傳遞函數(shù)
2.2.2 多容對(duì)象的傳遞函數(shù)
2.3 測(cè)試法建模
2.3.1 對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法
2.3.2 測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域法
2.3.3 測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的頻域法
2.4 利用MATLAB建立過(guò)程模型
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章 執(zhí)行器
3.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)
3.1.1 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
3.1.2 閥
3.1.3 閥門定位器
3.2 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)
3.2.1 調(diào)節(jié)閥的流量方程
3.2.2 流量系數(shù)的定義
3.2.3 流量系數(shù)計(jì)算
3.3 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性和流量特性
3.3.1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特性
3.3.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性
3.3.3 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比
3.4 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型
3.4.1 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇
3.4.2 調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)與氣關(guān)形式的選擇
3.4.3 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
3.4.4 調(diào)節(jié)閥口徑的確定
3.5 利用MATLAB確定調(diào)節(jié)閥的口徑
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 PID控制原理
4.1 PID控制的特點(diǎn)
4.2 比例控制（P控制）
4.2.1 比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶
4.2.2 比例控制的特點(diǎn)
4.2.3 比例帶對(duì)控制過(guò)程的影響
4.3 比例積分控制（PI控制）
4.3.1 積分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律
4.3.2 比例積分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律
4.3.3 積分飽和現(xiàn)象與抗積分飽和的措施
4.4 比例積分微分控制（PID控制）
4.4.1 微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律
4.4.2 比例微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律
4.4.3 比例微分控制的特點(diǎn)
4.4.4 比例積分微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律
4.5 數(shù)字PID控制
4.5.1 基本的數(shù)字PID控制算法
4.5.2 改進(jìn)的數(shù)字PID控制算法
4.6 利用MATLAB實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)
5.1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的分析
5.1.1 控制系統(tǒng)的工作過(guò)程
5.1.2 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成
5.1.3 簡(jiǎn)單離散控制系統(tǒng)的組成
5.2 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.2.1 被控變量和操作變量的選擇
5.2.2 檢測(cè)變送儀表的選擇
5.2.3 控制器的選型
5.3 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的整定
5.3.1 控制器參數(shù)整定的基本要求
5.3.2 PID控制器參數(shù)的工程整定
5.3.3 PID控制器參數(shù)的自整定
5.4 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)
5.5 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的故障與處理
5.6 利用MATLAB對(duì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真
5.6.1 利用MATLAB對(duì)PID控制器參數(shù)進(jìn)行整定
5.6.2 利用Simulink對(duì)PID控制器參數(shù)進(jìn)行自整定
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章 串級(jí)控制系統(tǒng)
6.1 串級(jí)控制系統(tǒng)的基本概念
6.1.1 串級(jí)控制的提出
6.1.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的組成
6.1.3 串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程
6.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的分析
6.2.1 增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力
6.2.2 改善對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性
6.2.3 對(duì)負(fù)荷變化有一定的自適應(yīng)能力
6.3 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.3.1 副回路的選擇
6.3.2 主、副回路工作頻率的選擇
6.3.3 主、副控制器的選型
6.4 串級(jí)控制系統(tǒng)的整定
6.4.1 逐步逼近法
6.4.2 兩步整定法
6.4.3 一步整定法
6.5 串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)
6.6 利用MATLAB對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章 補(bǔ)償控制系統(tǒng)
7.1 補(bǔ)償控制的原理
7.2 前饋控制系統(tǒng)
7.2.1 前饋控制的概念
7.2.2 前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
7.2.3 前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.2.4 前饋控制系統(tǒng)的整定
7.3 大遲延控制系統(tǒng)
7.3.1 大遲延系統(tǒng)的概述
7.3.2 大遲延控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.4 利用MATLAB對(duì)補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章 特殊控制系統(tǒng)
8.1 比值控制系統(tǒng)
8.1.1 比值控制的概念
8.1.2 比值控制系統(tǒng)的類型
8.1.3 比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1.4 控制器的選型和整定
8.2 均勻控制系統(tǒng)
8.2.1 均勻控制的概念
8.2.2 均勻控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.2.3 均勻控制系統(tǒng)的整定
8.3 分程控制系統(tǒng)
8.3.1 分程控制的概念
8.3.2 分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用
8.3.3 分程控制系統(tǒng)的實(shí)施
8.4 自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)
8.4.1 自動(dòng)選擇性控制的概念
8.4.2 自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)的類型
8.4.3 控制器的選型和整定
8.5 利用MATLAB對(duì)特殊控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第9章 解耦控制系統(tǒng)
9.1 解耦控制的基本概念
9.1.1 控制回路間的耦合
9.1.2 被控對(duì)象的典型耦合結(jié)構(gòu)
9.2 解耦控制系統(tǒng)的分析
9.2.1 耦合程度的分析
9.2.2 相對(duì)增益分析法
9.2.3 減少及消除耦合的方法
9.3 解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
9.3.1 前饋補(bǔ)償解耦法
9.3.2 反饋解耦法
9.3.3 對(duì)角陣解耦法
9.3.4 單位陣解耦法
9.4 解耦控制系統(tǒng)的實(shí)施
9.4.1 解耦控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
9.4.2 多變量控制系統(tǒng)的部分解耦
9.4.3 解耦控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化
9.5 利用MATLAB對(duì)解耦控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
第10章 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)
10.1 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
10.2 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的組成
10.3 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的類型
10.4 先進(jìn)過(guò)程控制方法
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄A 儀表位號(hào)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   由這個(gè)判別式也可看出，當(dāng)主測(cè)量變送器為正環(huán)節(jié)時(shí)，主控制器的作用方向與主對(duì)象的特性相反。即當(dāng)主對(duì)象為正作用時(shí)，主控制器選反作用；而當(dāng)主對(duì)象為負(fù)作用時(shí)，主控制器選正作用。 在串級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，除了上述討論的幾個(gè)問(wèn)題外，還有一點(diǎn)在實(shí)施中要特別注意。即在控制器正、反作用選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮有些生產(chǎn)過(guò)程要求控制系統(tǒng)既可以進(jìn)行串級(jí)控制又可以僅由主控制器進(jìn)行單獨(dú)控制，此時(shí)主控制器的輸出信號(hào)直接作用到調(diào)節(jié)閥的輸入端，即調(diào)節(jié)閥直接由主控制器控制，副控制器對(duì)調(diào)節(jié)閥不起作用，它等價(jià)于方框圖中的副回路反饋信號(hào)斷開(kāi)，副控制器運(yùn)算部分的增益為1。在這兩種方式進(jìn)行切換時(shí)，有可能要改變主控制器的作用方向。如果副控制器是反作用，則主控制器在串級(jí)控制和單獨(dú)控制時(shí)的作用方向一致，無(wú)須改變。反之，若副控制器是正作用，則主控制器在兩種不同控制方式下作用方向不同，切換時(shí)主控制器的作用方式必須改變。這是因?yàn)椋诩俣ǜ睖y(cè)量變送裝置的增益為正的情況下，當(dāng)副控制器為正作用時(shí)，調(diào)節(jié)閥和副對(duì)象的增益之積一定為負(fù)。 3.防止控制器積分飽和的措施 對(duì)于具有積分作用的控制器，當(dāng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間存在偏差而不能消除時(shí)，控制器將出現(xiàn)積分飽和現(xiàn)象。這一現(xiàn)象將造成系統(tǒng)控制品質(zhì)下降甚至失控。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，如果副控制器只是P作用，而主控制器是PI或PID控制時(shí)，出現(xiàn)積分飽和的條件與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)相同，利用外部積分反饋法，只要在主控制器的反饋回路中加一個(gè)間歇單元就可以有效地防止積分飽和。 但是如果主、副控制器均具有積分作用，就存在兩個(gè)控制器輸出分別達(dá)到極限值的可能，此時(shí)，積分飽和的情況顯然比簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)要嚴(yán)重得多。雖然利用間歇單元可以防止副控制器的積分飽和，但對(duì)主控制器卻無(wú)所助益。如果由于其他原因，副控制器不能對(duì)主控制器的輸出變化做出響應(yīng)，主控制器將會(huì)出現(xiàn)積分飽和。

編輯推薦

《21世紀(jì)高等學(xué)校本科電子電氣專業(yè)系列實(shí)用教材:過(guò)程控制系統(tǒng)(第2版)》全面地論述了過(guò)程控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，《21世紀(jì)高等學(xué)校本科電子電氣專業(yè)系列實(shí)用教材:過(guò)程控制系統(tǒng)(第2版)》可作為高等院校自動(dòng)化和信息類其他專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的教材，也可作為從事自動(dòng)控制研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)人員的參考用書(shū)。

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