過程控制實驗教程

內容概要

本教材內容緊密結合“過程控制系統”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)設計上，分為基礎型、驗證型、綜合型和設計型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，以便不同學校根據自身實驗條件進行選擇；在內容安排上，由簡到難、循序漸進，兼顧各類學校的實驗條件，以提高學生的動手能力以及分析問題和解決問題的能力為目的；在結構編排上，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，以便不同的學校根據課時與實驗設備選用?！　”緯勺鳛楦叩葘W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，也可供從事相關專業(yè)的科技人員參考。

作者簡介

李國勇，男，1963年生，工學博士，太原理工大學信息工程學院教授，研究生導師。從事工業(yè)自動化專業(yè)的教學和科研工作，長期為大學本科和研究生主講《自動控制理論》、《現代控制理論》、《最優(yōu)控制理論》、《過程控制系統》、《計算機仿真技術與CAD》和《智能控制及其MATLAB實現》等課程，其中《自動控制理論》2009年被評為山西省精品課程。主要研究方向為預測控制、智能控制理論及其應用等。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”國家級高等學校規(guī)劃教材和專著等17部，其中《現代控制理論》2009年被評為國家級精品教材。獲山西省教學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　　1.2　dcs控制系統　　　1.2.1　dcs系統硬件　　　1.2.2　dcs系統軟件　　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技術的數字仿真　　　1.4.1　組態(tài)軟件簡介　　　1.4.2　opc技術簡介　　　1.4.3　仿真實驗原理　　　1.4.4　仿真實驗步驟　　練習題　第2章　基礎實驗　　2.1　實驗一：控制儀表調試　　2.2　實驗二：電動調節(jié)閥特性測試　　2.3　實驗三：交流變頻調速裝置的調試　　2.4　實驗四：鍋爐進水流量定值調節(jié)儀表系統調試　　2.5　實驗五：并聯管路壓力定值調節(jié)儀表系統調試　　2.6　實驗六：鍋爐液位定值調節(jié)儀表系統調試　　2.7　實驗七：dcs系統組態(tài)設計　　2.8　實驗八：基于opc接口技術的組態(tài)設計　　2.9　實驗九：基于組態(tài)軟件和opc技術的調節(jié)閥特性測試　　練習題　第3章　被控對象數學模型的測試　　3.1　基本知識　　　3.1.1　被控過程傳遞函數的一般形式　　　3.1.2　建立過程數學模型的基本方法　　3.2　物理仿真實驗　　　3.2.1　實驗一：自衡單容對象的數學模型測試　　　3.2.2　實驗二：自衡雙容對象的數學模型測試　　　3.2.3　實驗三：非自衡單容對象的數學模型測試　　　3.2.4　實驗四：非線性對象的數學模型測試　　3.3　基于matlab的數字仿真實驗　　　3.3.1　實驗一：利用matlab根據作圖法建立一階系統數學模型　　　3.3.2　實驗二：利用matlab根據計算法建立一階系統數學模型　　　3.3.3　實驗三：利用matlab根據計算法建立二階系統數學模型　　3.4　基于組態(tài)軟件和opc技術的數字仿真實驗　　　3.4.1　實驗一：雙容對象的數學建模和模型測試　　　3.4.2　實驗二：電加摯水箱對象的數學建模和模型測試　　練習題　第4章　簡單控制系統實驗　　4.1　基本知識　　　4.1.1　簡單控制系統的設計　　　4.1.2　簡單控制系統的參數整定　　　4.1.3　簡單控制系統的投運　　4.2　物理仿真實驗　　　4.2.1　實驗一：單回路液位控制系統的實驗　　　4.2.2　實驗二：單回路流量控制系統的實驗　　　4.2.3　實驗三：單回路壓力控制系統的實驗　　　4.2.4　實驗四：單回路溫度控制系統的實驗　　4.3　基于matlab的數字仿真實驗　　　4.3.1　實驗一：利用matlab根據動態(tài)特性參數法對控制器參數整定　　　4.3.2　實驗二：利用matlab根據穩(wěn)定邊界法對控制器參數整定　　　4.3.3　實驗三：利用simulink對pid控制器參數自整定　　4.4　基于組態(tài)軟件和opc技術的數字仿真實驗　　　4.4.1　實驗一：單回路液位控制系統實驗　　　4.4.2　實驗二：單回路電加熱水箱溫度控制系統實驗　　　4.4.3　實驗三：單回路雙容水箱液位控制系統實驗　　練習題　第5章　復雜控制系統實驗　　5.1　基本知識　　　5.1.1　串級控制系統　　　5.1.2　前饋.控制系統　　　5.1.3　大遲延控制系統　　　5.1.4　比值控制系統　　　5.1.5　選擇性控制系統　　　5.1.6　解耦控制系統　　5.2　物理仿真實驗　　　5.2.1　實驗一：串級控制系統的實驗　　　5.2.2　實驗二：前饋—反饋控制系統的實驗　　　5.2.3　實驗三：比值控制系統的實驗　　　5.2.4　實驗四：解耦控制系統的設計　　5.3　基于matlab的數字仿真實驗　　　5.3.1　實驗一：利用matlab／simulink對串級控制系統進行仿真　　　5.3.2　實驗二：利用matlab對前饋—反饋控制系統進行仿真　　　5.3.3　實驗三：利用matlab對大時延補償控制系統進行仿真　　　5.3.4　實驗四：利用matlab對單閉環(huán)比值控制系統進行仿真　　　5.3.5　實驗五：利用matlab對雙閉環(huán)比值控制系統進行仿真　　　5.3.6　實驗六：利用matlab對選擇性控制系統進行仿真　　　5.3.7　實驗七：利用matlab對多變量系統進行前饋解耦的仿真　　　5.3.8　實驗八：利用matlab對多變量系統進行對角陣解耦的仿真　　5.4　基于組態(tài)軟件和opc技術的數字仿真實驗　　　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實驗　　　5.4.3　實驗三：雙閉環(huán)流量比值控制系統實驗　　練習題　第6章　綜合型實驗　　6.1　鍋爐給水對象的特點和分析　　6.2　鍋爐給水控制系統的設計　　　6.2.1　確定控制目標　　　6.2.2　確定控制方案　　　6.2.3　主副調節(jié)器的選型　　　6.2.4　實驗模型的構造　　　6.2.5　給水控制系統的整定和投運　　6.3　鍋爐汽包給水系統的仿真實驗研究　　　6.3.1　物理仿真實驗　　　6.3.2　基于matlab的數字仿真實驗　　　6.3.3　基于opc接口技術和組態(tài)軟件的仿真實驗　　練習題　第7章　設計型實驗　　7.1　廣義被控對象的測試　　　7.1.1　調節(jié)閥流量特性測試實驗　　　7.1.2　單容(一階)對象的數學模型的測試實驗　　　7.1.3　雙容及三容對象的數學模型的測試實驗　　7.2　簡單控制系統的設計　　　7.2.1　流量控制系統　　　7.2.2　壓力控制系統　　　7.2.3　液位控制系統　　　7.2.4　溫度控制系統　　7.3　復雜控制系統的設計　　　7.3.1　串級控制系統　　　7.3.2　前饋控制系統　　　7.3.3　比值控制系統　　　7.3.4　均勻控制系統　　　7.3.5　解耦控制系統　　練習題　參考文獻　

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：0PC（0LEforProcessContr01）是一個開放的接口標準，是OPC：基金會倡導和建立的一套標準的OLE／DCOM接口協議，包括一整套接口、屬性和方法的標準集，定義了如分布式處理系統、可編成邏輯控制器、智能現場設備等實時信息服務器的標準對象、方法和屬性，以便這些服務器所含的信息能和與遵循OLE／DCOM兼容協議的設備進行通信。它位于數據源和數據使用者之間，為工業(yè)控制領域提供了一種標準的數據訪問機制，用于各種過程控制設備之間的通信和數據傳遞。通俗地講，OPC簡化了來自不同供應商的自動化部件和PC應用程序之間的接口。1.OPG技術的產生隨著計算機技術、網絡技術、現場總線技術在過程控制系統中日益廣泛的應用，控制系統中的智能設備大量增加，迫切需要一種便利和高效的數據訪問手段。OPC技術出現以前，控制系統軟件和應用程序與控制設備之間的信息傳輸和共享主要有兩種方法，一種是動態(tài)數據交換法（DDE），它是應用程序間交換數據比較簡單有效的方法，采用動態(tài)數據交換法時數據傳送速度較慢，可靠性難以令人滿意；另一種是目前主要采用的驅動程序法，在應用程序中掛接“驅動程序”來存取現場控制設備和控制室數據庫的數據，驅動程序法要求每個軟件系統開發(fā)商必須為每個特定廠家的硬件編寫驅動程序，各開發(fā)商之間的驅動程序不一致，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。傳統的控制系統數據訪問的方式如圖1_19所示。OPC：標準的出現，為各種軟件開發(fā)人員和硬件設備之間搭上了一座橋梁，它提供了一種機制來從數據源提供數據，并且用一種標準的方式由支持該技術的客戶端應用軟件來讀取數據，采用OPC技術的軟件系統的體系結構如圖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標準的工具箱，就可以選擇最好的設備和軟件。使原先相互分割的各個子系統、控制系統和商務系統的集成變得非常容易，構造或定制滿足其需要的集成制造系統，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》是一本實踐性很強的實驗教程，其內容緊密結合“過程控制系統”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．在內容安排上遵循由簡到難、由書本到實際、由認識到綜合，循序漸進的原則，以提高學生的動手能力、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，結構編排上便于教師與學生取舍，以適應不同教學學時變化的需要。3．兼顧各類學校的實驗條件，針對國內目前各高校實驗設備參差不齊的狀況，對于每一類型實驗均提出了三種實驗方案，以便不同學校根據自身條件進行選擇。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，以便不同的學校根據課時與實驗設備選用。5．本教材每章后還配有與分析、綜合、實踐相關的思考題，對鍛煉學生全面認識和解決問題的能力具有一定的幫助。

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