過程控制實驗教程

內(nèi)容概要

本教材內(nèi)容緊密結(jié)合“過程控制系統(tǒng)”課程，同時作為一門獨立實驗課程在知識體系上也具備獨立性和完整性。本書在實驗環(huán)節(jié)設(shè)計上，分為基礎(chǔ)型、驗證型、綜合型和設(shè)計型4種類型；在實驗方法上，對每一類型實驗均提出了3種實驗方案，以便不同學(xué)校根據(jù)自身實驗條件進(jìn)行選擇；在內(nèi)容安排上，由簡到難、循序漸進(jìn)，兼顧各類學(xué)校的實驗條件，以提高學(xué)生的動手能力以及分析問題和解決問題的能力為目的；在結(jié)構(gòu)編排上，以實驗為單元，各單元具有一定的連續(xù)性，同時又保持相對的獨立性，以便不同的學(xué)校根據(jù)課時與實驗設(shè)備選用?！　”緯勺鳛楦叩葘W(xué)校自動化專業(yè)本科生、非自動化專業(yè)研究生的實驗教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的科技人員參考。

作者簡介

李國勇，男，1963年生，工學(xué)博士，太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院教授，研究生導(dǎo)師。從事工業(yè)自動化專業(yè)的教學(xué)和科研工作，長期為大學(xué)本科和研究生主講《自動控制理論》、《現(xiàn)代控制理論》、《最優(yōu)控制理論》、《過程控制系統(tǒng)》、《計算機(jī)仿真技術(shù)與CAD》和《智能控制及其MATLAB實現(xiàn)》等課程，其中《自動控制理論》2009年被評為山西省精品課程。主要研究方向為預(yù)測控制、智能控制理論及其應(yīng)用等。主持和參研省和國家自然基金項目5項。參研完成省部級和國家級重點工程項目5項。在國內(nèi)主要期刊及會議上公開發(fā)表論文30余篇。主編出版“十一五”國家級高等學(xué)校規(guī)劃教材和專著等17部，其中《現(xiàn)代控制理論》2009年被評為國家級精品教材。獲山西省教學(xué)成果一等獎和二等獎各1項。

書籍目錄

第1章　概述　　1.1　過程控制實驗裝置　　　1.1.1　被控對象　　　1.1.2　操作臺　　　1.1.3　上位機(jī)　　1.2　dcs控制系統(tǒng)　　　1.2.1　dcs系統(tǒng)硬件　　　1.2.2　dcs系統(tǒng)軟件　　1.3　仿真軟件　　　1.3.1　matlab簡介　　　1.3.2　simulink簡介　　1.4　基于組態(tài)軟件和opc技術(shù)的數(shù)字仿真　　　1.4.1　組態(tài)軟件簡介　　　1.4.2　opc技術(shù)簡介　　　1.4.3　仿真實驗原理　　　1.4.4　仿真實驗步驟　　練習(xí)題　第2章　基礎(chǔ)實驗　　2.1　實驗一：控制儀表調(diào)試　　2.2　實驗二：電動調(diào)節(jié)閥特性測試　　2.3　實驗三：交流變頻調(diào)速裝置的調(diào)試　　2.4　實驗四：鍋爐進(jìn)水流量定值調(diào)節(jié)儀表系統(tǒng)調(diào)試　　2.5　實驗五：并聯(lián)管路壓力定值調(diào)節(jié)儀表系統(tǒng)調(diào)試　　2.6　實驗六：鍋爐液位定值調(diào)節(jié)儀表系統(tǒng)調(diào)試　　2.7　實驗七：dcs系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計　　2.8　實驗八：基于opc接口技術(shù)的組態(tài)設(shè)計　　2.9　實驗九：基于組態(tài)軟件和opc技術(shù)的調(diào)節(jié)閥特性測試　　練習(xí)題　第3章　被控對象數(shù)學(xué)模型的測試　　3.1　基本知識　　　3.1.1　被控過程傳遞函數(shù)的一般形式　　　3.1.2　建立過程數(shù)學(xué)模型的基本方法　　3.2　物理仿真實驗　　　3.2.1　實驗一：自衡單容對象的數(shù)學(xué)模型測試　　　3.2.2　實驗二：自衡雙容對象的數(shù)學(xué)模型測試　　　3.2.3　實驗三：非自衡單容對象的數(shù)學(xué)模型測試　　　3.2.4　實驗四：非線性對象的數(shù)學(xué)模型測試　　3.3　基于matlab的數(shù)字仿真實驗　　　3.3.1　實驗一：利用matlab根據(jù)作圖法建立一階系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型　　　3.3.2　實驗二：利用matlab根據(jù)計算法建立一階系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型　　　3.3.3　實驗三：利用matlab根據(jù)計算法建立二階系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型　　3.4　基于組態(tài)軟件和opc技術(shù)的數(shù)字仿真實驗　　　3.4.1　實驗一：雙容對象的數(shù)學(xué)建模和模型測試　　　3.4.2　實驗二：電加摯水箱對象的數(shù)學(xué)建模和模型測試　　練習(xí)題　第4章　簡單控制系統(tǒng)實驗　　4.1　基本知識　　　4.1.1　簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計　　　4.1.2　簡單控制系統(tǒng)的參數(shù)整定　　　4.1.3　簡單控制系統(tǒng)的投運　　4.2　物理仿真實驗　　　4.2.1　實驗一：單回路液位控制系統(tǒng)的實驗　　　4.2.2　實驗二：單回路流量控制系統(tǒng)的實驗　　　4.2.3　實驗三：單回路壓力控制系統(tǒng)的實驗　　　4.2.4　實驗四：單回路溫度控制系統(tǒng)的實驗　　4.3　基于matlab的數(shù)字仿真實驗　　　4.3.1　實驗一：利用matlab根據(jù)動態(tài)特性參數(shù)法對控制器參數(shù)整定　　　4.3.2　實驗二：利用matlab根據(jù)穩(wěn)定邊界法對控制器參數(shù)整定　　　4.3.3　實驗三：利用simulink對pid控制器參數(shù)自整定　　4.4　基于組態(tài)軟件和opc技術(shù)的數(shù)字仿真實驗　　　4.4.1　實驗一：單回路液位控制系統(tǒng)實驗　　　4.4.2　實驗二：單回路電加熱水箱溫度控制系統(tǒng)實驗　　　4.4.3　實驗三：單回路雙容水箱液位控制系統(tǒng)實驗　　練習(xí)題　第5章　復(fù)雜控制系統(tǒng)實驗　　5.1　基本知識　　　5.1.1　串級控制系統(tǒng)　　　5.1.2　前饋.控制系統(tǒng)　　　5.1.3　大遲延控制系統(tǒng)　　　5.1.4　比值控制系統(tǒng)　　　5.1.5　選擇性控制系統(tǒng)　　　5.1.6　解耦控制系統(tǒng)　　5.2　物理仿真實驗　　　5.2.1　實驗一：串級控制系統(tǒng)的實驗　　　5.2.2　實驗二：前饋—反饋控制系統(tǒng)的實驗　　　5.2.3　實驗三：比值控制系統(tǒng)的實驗　　　5.2.4　實驗四：解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計　　5.3　基于matlab的數(shù)字仿真實驗　　　5.3.1　實驗一：利用matlab／simulink對串級控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.2　實驗二：利用matlab對前饋—反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.3　實驗三：利用matlab對大時延補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.4　實驗四：利用matlab對單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.5　實驗五：利用matlab對雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.6　實驗六：利用matlab對選擇性控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真　　　5.3.7　實驗七：利用matlab對多變量系統(tǒng)進(jìn)行前饋解耦的仿真　　　5.3.8　實驗八：利用matlab對多變量系統(tǒng)進(jìn)行對角陣解耦的仿真　　5.4　基于組態(tài)軟件和opc技術(shù)的數(shù)字仿真實驗　　　5.4.1　實驗一：電加熱水箱溫度與流量前饋—反饋控制實驗　　　5.4.2　實驗二：雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)實驗　　　5.4.3　實驗三：雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)實驗　　練習(xí)題　第6章　綜合型實驗　　6.1　鍋爐給水對象的特點和分析　　6.2　鍋爐給水控制系統(tǒng)的設(shè)計　　　6.2.1　確定控制目標(biāo)　　　6.2.2　確定控制方案　　　6.2.3　主副調(diào)節(jié)器的選型　　　6.2.4　實驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)造　　　6.2.5　給水控制系統(tǒng)的整定和投運　　6.3　鍋爐汽包給水系統(tǒng)的仿真實驗研究　　　6.3.1　物理仿真實驗　　　6.3.2　基于matlab的數(shù)字仿真實驗　　　6.3.3　基于opc接口技術(shù)和組態(tài)軟件的仿真實驗　　練習(xí)題　第7章　設(shè)計型實驗　　7.1　廣義被控對象的測試　　　7.1.1　調(diào)節(jié)閥流量特性測試實驗　　　7.1.2　單容(一階)對象的數(shù)學(xué)模型的測試實驗　　　7.1.3　雙容及三容對象的數(shù)學(xué)模型的測試實驗　　7.2　簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計　　　7.2.1　流量控制系統(tǒng)　　　7.2.2　壓力控制系統(tǒng)　　　7.2.3　液位控制系統(tǒng)　　　7.2.4　溫度控制系統(tǒng)　　7.3　復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計　　　7.3.1　串級控制系統(tǒng)　　　7.3.2　前饋控制系統(tǒng)　　　7.3.3　比值控制系統(tǒng)　　　7.3.4　均勻控制系統(tǒng)　　　7.3.5　解耦控制系統(tǒng)　　練習(xí)題　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：0PC（0LEforProcessContr01）是一個開放的接口標(biāo)準(zhǔn)，是OPC：基金會倡導(dǎo)和建立的一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE／DCOM接口協(xié)議，包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，定義了如分布式處理系統(tǒng)、可編成邏輯控制器、智能現(xiàn)場設(shè)備等實時信息服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)對象、方法和屬性，以便這些服務(wù)器所含的信息能和與遵循OLE／DCOM兼容協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通信。它位于數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)使用者之間，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制，用于各種過程控制設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)傳遞。通俗地講，OPC簡化了來自不同供應(yīng)商的自動化部件和PC應(yīng)用程序之間的接口。1.OPG技術(shù)的產(chǎn)生隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)在過程控制系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用，控制系統(tǒng)中的智能設(shè)備大量增加，迫切需要一種便利和高效的數(shù)據(jù)訪問手段。OPC技術(shù)出現(xiàn)以前，控制系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序與控制設(shè)備之間的信息傳輸和共享主要有兩種方法，一種是動態(tài)數(shù)據(jù)交換法（DDE），它是應(yīng)用程序間交換數(shù)據(jù)比較簡單有效的方法，采用動態(tài)數(shù)據(jù)交換法時數(shù)據(jù)傳送速度較慢，可靠性難以令人滿意；另一種是目前主要采用的驅(qū)動程序法，在應(yīng)用程序中掛接“驅(qū)動程序”來存取現(xiàn)場控制設(shè)備和控制室數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，驅(qū)動程序法要求每個軟件系統(tǒng)開發(fā)商必須為每個特定廠家的硬件編寫驅(qū)動程序，各開發(fā)商之間的驅(qū)動程序不一致，并且不支持硬件特征的變化和硬件升級，有時還存在著訪問沖突的問題。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問的方式如圖1_19所示。OPC：標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，為各種軟件開發(fā)人員和硬件設(shè)備之間搭上了一座橋梁，它提供了一種機(jī)制來從數(shù)據(jù)源提供數(shù)據(jù)，并且用一種標(biāo)準(zhǔn)的方式由支持該技術(shù)的客戶端應(yīng)用軟件來讀取數(shù)據(jù)，采用OPC技術(shù)的軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1-20所示。對用戶來說，OPC意味著開放性。只要用戶選擇了符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的工具箱，就可以選擇最好的設(shè)備和軟件。使原先相互分割的各個子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和商務(wù)系統(tǒng)的集成變得非常容易，構(gòu)造或定制滿足其需要的集成制造系統(tǒng)，大大提高了企業(yè)的運營效率。

編輯推薦

《過程控制實驗教程》是一本實踐性很強(qiáng)的實驗教程，其內(nèi)容緊密結(jié)合“過程控制系統(tǒng)”課程，同時也兼顧“過程控制實驗教程”作為一門獨立實驗課程在知識上的獨立性和完整性。其具有如下特點：1．在內(nèi)容安排上遵循由簡到難、由書本到實際、由認(rèn)識到綜合，循序漸進(jìn)的原則，以提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題的能力為目的。2．實驗單元具有多種類、多類型，結(jié)構(gòu)編排上便于教師與學(xué)生取舍，以適應(yīng)不同教學(xué)學(xué)時變化的需要。3．兼顧各類學(xué)校的實驗條件，針對國內(nèi)目前各高校實驗設(shè)備參差不齊的狀況，對于每一類型實驗均提出了三種實驗方案，以便不同學(xué)校根據(jù)自身條件進(jìn)行選擇。4．全書以實驗為單元，各單元具有一定的連續(xù)性，同時又保持相對的獨立性，以便不同的學(xué)校根據(jù)課時與實驗設(shè)備選用。5．本教材每章后還配有與分析、綜合、實踐相關(guān)的思考題，對鍛煉學(xué)生全面認(rèn)識和解決問題的能力具有一定的幫助。

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