过程控制系统分析与设计(高等学校电子信息类专业系列教材)

“过程控制系统分析与设 计”是控制及相关领域本科 生培养过程中的核心课程之 一。通过本书的学习，有助 于学生进一步系统地了解和 掌握过程控制系统设计的基 本理论、技术和方法，培养 进行过程控制系统分析与设 计的能力。本书在阐述过程 控制系统相关基本概念的基 础上，介绍了常见的过程控 制参数检测及控制仪表的基 本原理及使用方法、被控过 程的建模方法以及比较成熟 且具有广泛应用前景的过程 控制技术和方法。 本书既可作为各类高校 自动化、电气工程及其自动 化、机械工程等专业、本科 生教材，也可供相关领域研 究人员参考。

第1章 绪论 1.1 过程控制的基本概念 1.2 过程控制系统的发展 1.2.1 基地式仪表控制系统 1.2.2 单元组合式仪表控制系统 1.2.3 计算机集中式数字控制系统 1.2.4 集散控制系统 1.2.5 现场总线控制系统 1.2.6 计算机集成过程系统 1.3 过程控制系统的特点 1.3.1 多样性 1.3.2 复杂性 1.4 过程控制系统的任务 1.5 过程控制系统的组成 1.5.1 被控对象 1.5.2 检测元件 1.5.3 控制器 1.5.4 执行器 1.6 过程控制系统的分类 1.6.1 按设定值划分 1.6.2 按系统结构特点划分 1.7 过程控制系统的性能指标 第2章 过程参数的检测与控制 2.1 过程参数检测概述 2.1.1 基本概念 2.1.2 检测仪表工作特性 2.1.3 测量误差 2.2 温度测量仪表 2.2.1 温标 2.2.2 温度检测 2.3 压力测量仪表 2.3.1 压力的概念 2.3.2 压力检测的主要方法 2.4 流量测量仪表 2.4.1 流量的概念 2.4.2 流量检测 2.5 物位测量仪表 2.5.1 物位测量的主要方法 2.5.2 典型物位测量仪表 2.6 PID调节器 2.7 过程控制仪表 第3章 被控过程的数学模型 3.1 解析法建立过程的数学模型 3.1.1 解析法的基本概念 3.1.2 解析法建模的步骤 3.1.3 数学模型的建立 3.2 测试法建立过程的数学模型 3.2.1 阶跃响应曲线法建模 3.2.2 最小二乘法建模 第4章 过程控制系统设计 4.1 过程控制系统设计步骤 4.1.1 设计基本要求 4.1.2 设计基本内容 4.1.3 设计基本步骤 4.1.4 设计中需要注意的问题 4.2 简单控制系统设计概述 4.3 确定操作变量与控制方案 4.3.1 确定控制目标 4.3.2 确定控制方案 4.4 控制器选择 4.5 测量仪表和传感器选择 4.6 调节器参数的整定 4.7 过程控制系统工程设计 4.7.1 工程设计的目的和主要内容 4.7.2 工程设计的具体步骤 4.7.3 控制系统的抗干扰和接地设计 4.8 单回路控制系统设计实例 第5章 常用高性能过程控制系统 5.1 串级控制系统 5.1.1 串级控制系统的提出 5.1.2 串级控制系统的组成 5.1.3 串级控制系统的工作过程 5.1.4 串级控制系统的分析 5.1.5 串级控制系统的设计 5.1.6 串级控制系统整定方法 5.1.7 串级控制系统的应用举例 5.2 前馈控制系统 5.2.1 前馈控制系统的基本概念 5.2.2 前馈控制系统的特点及局限 5.2.3 前馈-反馈控制系统 5.3 大滞后过程控制系统 5.3.1 大滞后过程与常规控制方案 5.3.2 大滞后过程的预估补偿控制 第6章 实现特殊要求的过程控制系统 6.1 比值控制 6.1.1 比值控制原理 6.1.2 比值控制系统设计 6.1.3 比值控制系统参数整定 6.2 均匀控制 6.2.1 均匀控制系统概述 6.2.2 均匀控制系统的设计 6.3 分程控制 6.3.1 分程控制的概念 6.3.2 分程控制系统的设计 6.3.3 分程控制系统的应用 6.4 自动选择性控制 6.4.1 自动选择性控制概念 6.4.2 系统的类型及工作过程 6.4.3 自动选择性控制系统的设计 第7章 复杂过程控制系统 7.1 多变量解耦控制系统 7.1.1 耦合过程及其要解决的问题 7.1.2 相对增益与相对增益矩阵 7.1.3 解耦控制系统的设计 7.2 适应过程参数变化的控制系统 7.2.1 适应静态增益变化的控制系统 7.2.2 适应滞后时间变化的控制系统 7.2.3 适应时间常数变化的控制系统 7.3 推理控制系统 7.3.1 推理控制系统的组成 7.3.2 推理-反馈控制系统 7.3.3 输出可测条件下的推理控制系统 7.4 预测控制系统 7.4.1 预测模型 7.4.2 参考轨迹 7.4.3 优化算法 7.5 模糊控制 7.5.1 模糊控制及其特点 7.5.2 预备知识 7.5.3 模糊控制的基本原理与控制 7.5.4 模糊控制系统设计 第8章 网络化过程控制系统 8.1 集散控制系统 8.1.1 集散控制系统概述 8.1.2 集散控制系统的递阶结构 8.1.3 集散控制系统的通信网络 8.1.4 集散控制系统的应用 8.2 基于现场总线的控制系统 8.2.1 现场总线的基本概念 8.2.2 现场总线的标准 8.2.3 基于现场总线的控制系统设计 8.3 工业以太网 8.3.1 工业以太网概述 8.3.2 OPC技术 8.3.3 PROFINET网络 8.3.4 EtherNet/IP网络 8.3.5 EtherCAT网络 8.3.6 POWERLINK网络 8.3.7 现代生产企业网络结构 第9章 典型生产过程控制 9.1 火电厂锅炉过程控制 9.2 精馏塔过程控制 9.3 电炉除尘过程控制 9.4 机械真空泵过程控制 9.5