過程控制工程及仿真：基于MATLAB/Simulink

基礎篇
第1章 過程控制及仿真概述 2
1.1 過程控制系統(tǒng)概述 2
1.1.1 系統(tǒng)結構 2
1.1.2 系統(tǒng)特點 5
1.1.3 系統(tǒng)分類 5
1.2 過程控制系統(tǒng)的性能指標 6
1.2.1 過渡過程性能指標 7
1.2.2 誤差性能指標 8
1.3 過程控制理論的發(fā)展現狀 9
1.4 過程控制系統(tǒng)仿真基礎 10
1.4.1 計算機仿真基本概念 11
1.4.2 仿真在過程控制中的應用 12
1.5 Simulink在過程仿真中的優(yōu)勢 15
1.6 本章小結 16
第2章 Simulink仿真基礎 17
2.1 Simulink仿真概述 17
2.1.1 Simulink的啟動與退出 17
2.1.2 Simulink模塊庫 18
2.2 Simulink仿真模型及仿真過程 23
2.2.1 Simulink仿真模型組成 23
2.2.2 Simulink仿真的基本過程 24
2.3 Simulink模塊的處理 25
2.3.1 Simulink模塊參數設置 25
2.3.2 Simulink模塊基本操作 27
2.3.3 Simulink模塊連接 29
2.4 Simulink仿真設置 30
2.4.1 仿真器參數設置 31
2.4.2 工作空間數據導入 32
2.4.2 導出設置 33
2.5 Simulink仿真舉例 34
2.6 本章小結 37
習題與思考 38
第3章 Simulink高級仿真技術 39
3.1 Simulink子系統(tǒng)及其封裝 39
3.1.1 創(chuàng)建子系統(tǒng) 39
3.1.2 封裝子系統(tǒng) 40
3.1.3 封裝的查看和解封裝 42
3.1.4 子系統(tǒng)實例 42
3.2 S函數設計與應用 45
3.2.1 S函數設計模板 45
3.2.2 S函數設計舉例 47
3.3 使用Simulink仿真命令 51
3.4 Simulink仿真建模的要求 52
3.5 Simulink控制系統(tǒng)仿真實例 53
3.6 本章小結 61
習題與思考 61
第4章 過程控制系統(tǒng)建模 62
4.1 過程模型概述 62
4.1.1 過程建模的目的和要求 62
4.1.2 過程模型類型 63
4.1.3 自衡過程與非自衡過程 64
4.2 常見的過程模型類型 64
4.2.1 自衡非振蕩過程 64
4.2.2 無自衡非振蕩過程 65
4.2.3 自衡振蕩過程 66
4.2.4 具有反向特性的過程 66
4.3 過程建模基礎 67
4.3.1 過程建模法分類 67
4.3.2 階躍響應法建模 68
4.3.3 過程模型的特點 72
4.4 單容過程模型 73
4.4.1 無自衡單容過程 73
4.4.2 自衡單容過程 75
4.5 多容過程模型 77
4.5.1 有相互影響的雙容過程 77
4.5.2 無相互影響的雙容過程 79
4.6 模型參數對控制性能的影響 81
4.6.1 靜態(tài)增益的影響 82
4.6.2 時間常數的影響 82
4.6.3 時滯的影響 83
4.7 本章小結 83
習題與思考 84
實戰(zhàn)篇
第5章 PID控制 86
5.1 PID控制概述 86
5.2 PID控制算法 87
5.2.1 比例（P）控制 87
5.2.2 比例積分（PI）控制 89
5.2.3 比例微分（PD）控制 91
5.2.4 比例積分微分（PID）控制 93
5.3 PID控制器參數整定 94
5.3.1 Ziegler-Nichols整定法 94
5.3.2 臨界比例度法 100
5.3.3 衰減曲線法 104
5.4 本章小結 108
習題與思考 108
第6章 串級控制系統(tǒng) 110
6.1 串級控制系統(tǒng)概述 110
6.1.1 基本概念 110
6.1.2 基本組成 112
6.1.3 串級控制的特點 113
6.2 串級控制系統(tǒng)性能分析 114
6.2.1 抗擾性能 114
6.2.2 動態(tài)性能 116
6.2.3 工作頻率 117
6.2.4 自適應能力 120
6.3 串級控制系統(tǒng)設計 121
6.3.1 副回路選擇 121
6.3.2 主、副控制器的設計 123
6.4 串級控制參數整定 125
6.4.1 逐次逼近法 125
6.4.2 兩步法 126
6.4.3 一步法 126
6.5 綜合仿真實例 127
6.5.1 串級與單回路控制對比仿真 127
6.5.2 串級控制的參數整定仿真 131
6.5.3 串級控制系統(tǒng)設計仿真 133
6.6 本章小結 136
習題與思考 136
第7章 比值控制系統(tǒng) 137
7.1 比值控制系統(tǒng)基礎知識 137
7.1.1 比值控制系統(tǒng)特點 138
7.1.2 比值控制系統(tǒng)的類型 138
7.1.3 比值系數計算 145
7.2 比值控制系統(tǒng)設計 146
7.2.1 比值控制方式的選擇 146
7.2.2 主從物料的選擇 147
7.2.3 比值控制系統(tǒng)工程整定 148
7.3 綜合仿真實例 149
7.3.1 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)仿真 149
7.3.2 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)仿真 154
7.3.3 變比值控制系統(tǒng)仿真 158
7.3.4 參數攝動對系統(tǒng)影響仿真 162
7.4 本章小結 165
習題與思考 166
第8章 前饋控制系統(tǒng) 167
8.1 前饋控制系統(tǒng)基礎知識 167
8.1.1 系統(tǒng)結構 167
8.1.2 系統(tǒng)特點 170
8.1.3 系統(tǒng)分類 170
8.2 前饋控制系統(tǒng)設計 178
8.2.1 前饋控制系統(tǒng)選擇原則 178
8.2.2 工程整定 179
8.3 綜合仿真實例 184
8.3.1 靜態(tài)前饋系統(tǒng)仿真 185
8.3.2 動態(tài)前饋系統(tǒng)仿真 189
8.3.3 前饋-反饋復合系統(tǒng)仿真 194
8.3.4 前饋-串級復合系統(tǒng)仿真 199
8.3.5 參數攝動對系統(tǒng)影響仿真 202
8.4 本章小結 207
習題與思考 207
第9章 純滯后系統(tǒng) 209
9.1 純滯后系統(tǒng)基礎知識 209
9.2 純滯后系統(tǒng)的設計 211
9.2.1 改進的常規(guī)控制方案 211
9.2.2 補償控制方案 213
9.3 綜合仿真實例 221
9.3.1 微分先行控制仿真 221
9.3.2 中間微分控制仿真 227
9.3.3 史密斯補償控制仿真 229
9.3.4 增益自適應補償控制仿真 232
9.3.5 改進型史密斯補償
9.3.5 控制仿真 238
9.3.6 參數攝動對系統(tǒng)影響仿真 240
9.4 本章小結 245
習題與思考 245
第10章 解耦控制系統(tǒng) 247
10.1 解耦控制系統(tǒng)基礎知識 247
10.1.1 系統(tǒng)特點 248
10.1.2 相對增益 248
10.2 解耦控制系統(tǒng)設計 253
10.2.1 系統(tǒng)分類及解耦方法 253
10.2.2 解耦控制方案 254
10.2.3 解耦控制中的問題 257
10.3 綜合仿真實例 258
10.3.1 前饋補償解耦控制 259
10.3.2 反饋補償解耦控制 264
10.3.3 對角陣解耦控制 268
10.3.4 參數攝動對系統(tǒng)
10.3.4 影響仿真 276
10.4 本章小結 280
習題與思考 281
綜合篇
第11章 典型過程控制系統(tǒng)及仿真 283
11.1 燃燒過程控制系統(tǒng) 283
11.1.1 基本理論 283
11.1.2 綜合仿真實例 285
11.2 pH值控制系統(tǒng) 293
11.2.1 基本理論 293
11.2.2 綜合仿真實例 295
11.3 精餾控制系統(tǒng) 303
11.3.1 基本理論 304
11.3.2 基本控制方案 305
11.3.3 綜合仿真實例 308
11.4 本章小結 315
習題與思考 315
參考文獻 317