過程控制及其MATLAB實(shí)現(xiàn)（第2版）

目 錄
第1章 概述
1.1 過程控制的任務(wù)
1.2 過程控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)
1.2.1 過程控制系統(tǒng)組成
1.2.2 過程控制系統(tǒng)特點(diǎn)
1.3 過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
1.4 過程控制的進(jìn)展
1.4.1 過程控制裝置進(jìn)展
1.4.2 過程控制策略與算法的進(jìn)展
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 過程控制系統(tǒng)建模方法
2.1 過程控制系統(tǒng)建模概念
2.1.1 建模概念
2.1.2 過程控制系統(tǒng)建模的兩種基本方法
2.2 機(jī)理建模方法
2.2.1 單容對象的傳遞函數(shù)
2.2.2 具有純延遲的單容對象特性
2.2.3 無自平衡能力的單容對象特性
2.2.4 多容對象的動態(tài)特性
2.3 測試建模方法
2.3.1 對象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法
2.3.2 測定動態(tài)特性的時域法
2.3.3 測定動態(tài)特性的頻域法
2.3.4 測定動態(tài)特性的統(tǒng)計(jì)相關(guān)法
2.3.5 最小二乘法
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟
3.2 確定控制變量與控制方案
3.2.1 確定控制目標(biāo)
3.2.2 確定控制方案
3.3 過程控制系統(tǒng)硬件選擇
3.3.1 控制裝置
3.3.2 測量儀表和傳感器的選型原則
3.4 節(jié)流元件計(jì)算
3.4.1 流量計(jì)算有關(guān)的基本概念
3.4.2 流量計(jì)類型
3.4.3 節(jié)流元件
3.5 調(diào)節(jié)閥選擇
3.5.1 調(diào)節(jié)閥計(jì)算基礎(chǔ)
3.5.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性
3.5.3 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算
3.6 計(jì)算舉例
3.6.1 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)算
3.6.2 蝶閥計(jì)算
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 PID調(diào)節(jié)原理
4.1 PID控制概述
4.2 比例調(diào)節(jié)(P調(diào)節(jié))
4.2.1 比例調(diào)節(jié)的動作規(guī)律和比例帶
4.2.2 比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)——有差調(diào)節(jié)
4.2.3 比例帶對于調(diào)節(jié)過程的影響
4.3 積分調(diào)節(jié)(I調(diào)節(jié))
4.3.1 積分調(diào)節(jié)規(guī)律和積分速度
4.3.2 積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)——無差調(diào)節(jié)
4.3.3 積分速度對于調(diào)節(jié)過程的影響
4.4 微分調(diào)節(jié)(D調(diào)節(jié))
4.5 比例積分微分調(diào)節(jié)(PID調(diào)節(jié))
4.5.1 比例積分(PI)調(diào)節(jié)
4.5.2 比例微分(PD)調(diào)節(jié)
4.5.3 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律及其基本特征
4.6 數(shù)字PID控制
4.6.1 數(shù)字PID控制算法
4.6.2 改進(jìn)的數(shù)字PID算法
4.7 PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)工程整定
4.7.1 PID參數(shù)整定的基本原則
4.7.2 PID參數(shù)的工程整定方法
4.7.3 PID參數(shù)的自整定方法
4.7.4 數(shù)字PID參數(shù)的整定
4.8 智能PID控制方法
4.8.1 模糊PID控制
4.8.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制
4.8.3 專家智能自整定PID控制
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 串 級 控 制
5.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理
5.1.1 串級控制系統(tǒng)的基本概念
5.1.2 串級控制系統(tǒng)的組成
5.1.3 串級控制系統(tǒng)的工作過程
5.2 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
5.3 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.3.1 主、副回路的設(shè)計(jì)方法
5.3.2 主、副控制器正、反作用方式的確定
5.3.3 防止控制器積分飽和的措施
5.4 串級控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)整定
5.5 串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章 特殊控制方法
6.1 比值控制系統(tǒng)
6.1.1 比值控制系統(tǒng)的基本概念
6.1.2 比值控制系統(tǒng)的分析
6.1.3 比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1.4 比值控制系統(tǒng)的實(shí)施
6.1.5 比值控制系統(tǒng)的整定
6.1.6 比值控制系統(tǒng)中的若干問題
6.2 均勻控制系統(tǒng)
6.2.1 均勻控制的概念
6.2.2 均勻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
6.2.3 控制器的參數(shù)整定
6.3 分程控制系統(tǒng)
6.3.1 基本概念
6.3.2 分程控制的應(yīng)用
6.3.3 分程閥總流量特性的改善
6.4 選擇性控制系統(tǒng)
6.4.1 基本概念
6.4.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用
6.4.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.4.4 積分飽和及其防止措施
6.5 閥位控制系統(tǒng)
6.5.1 基本概念
6.5.2 閥位控制系統(tǒng)的應(yīng)用
6.5.3 閥位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與整定
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章 補(bǔ)償控制
7.1 補(bǔ)償控制的基本原理與結(jié)構(gòu)
7.2 前饋控制系統(tǒng)
7.2.1 前饋控制系統(tǒng)的概念
7.2.2 前饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
7.3 大遲延過程系統(tǒng)
7.3.1 延遲對系統(tǒng)品質(zhì)的影響
7.3.2 Smith預(yù)估器
7.3.3 大林(Dahlin)算法
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章 關(guān)聯(lián)分析與解耦控制
8.1 控制回路間的關(guān)聯(lián)
8.1.1 控制回路間的耦合
8.1.2 被控對象的典型耦合結(jié)構(gòu)
8.1.3 耦合程度分析方法
8.2 相對增益矩陣
8.2.1 相對增益矩陣的定義
8.2.2 相對增益的計(jì)算
8.2.3 第二放大系數(shù)qij的直接計(jì)算法
8.2.4 相對增益矩陣的特性
8.3 減少及消除耦合的方法
8.4 解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.4.1 前饋補(bǔ)償解耦法
8.4.2 反饋解耦法
8.4.3 對角陣解耦法
8.4.4 單位陣解耦法
本章小結(jié)
習(xí)題
第9章 模糊控制
9.1 概述
9.1.1 模糊的基本概念
9.1.2 模糊控制系統(tǒng)
9.2 模糊集合的基本概念
9.2.1 模糊集合
9.2.2 模糊集的基本運(yùn)算
9.3 模糊關(guān)系
9.3.1 普通關(guān)系
9.3.2 模糊關(guān)系
9.3.3 模糊變換
9.3.4 模糊決策
9.4 模糊推理
9.4.1 模糊邏輯
9.4.2 模糊語言算子
9.4.3 模糊推理
9.5 模糊控制器原理及設(shè)計(jì)
9.5.1 模糊控制系統(tǒng)的組成
9.5.2 模糊控制原理
9.5.3 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.6 工業(yè)電阻爐溫度模糊控制系統(tǒng)
9.6.1 系統(tǒng)簡介
9.6.2 電阻爐溫度模糊控制器設(shè)計(jì)
9.6.3 控制效果
9.7 浮選過程模糊控制系統(tǒng)
9.7.1 浮選工藝過程
9.7.2 浮選過程模糊控制器設(shè)計(jì)
9.7.3 控制效果
本章小結(jié)
習(xí)題
第10章 預(yù)測控制
10.1 模型預(yù)測控制的基本原理
10.2 動態(tài)矩陣控制DMC
10.2.1 預(yù)測模型
10.2.2 滾動優(yōu)化
10.2.3 反饋校正
10.2.4 算法實(shí)現(xiàn)
10.2.5 參數(shù)選擇
10.2.6 DMC的主要特征和優(yōu)點(diǎn)
10.3 模型算法控制MAC
10.3.1 具有簡易性能指標(biāo)的MAC算法
10.3.2 具有一般性能指標(biāo)的MAC算法
10.3.3 算法實(shí)現(xiàn)
10.3.4 MAC的主要特征和優(yōu)點(diǎn)
10.4 廣義預(yù)測控制算法
10.4.1 廣義預(yù)測控制基本理論
10.4.2 基于Toeplitz預(yù)測方程的廣義預(yù)測控制算法
本章小結(jié)
習(xí)題
第11章 先進(jìn)控制
11.1 自適應(yīng)控制
11.1.1 自適應(yīng)控制概述
11.1.2 模型參考自適應(yīng)控制
11.1.3 自校正控制
11.2 智能控制
11.2.1 智能控制基礎(chǔ)
11.2.2 智能控制的理論結(jié)構(gòu)
11.2.3 遞階控制
11.2.4 基于知識的專家控制
11.2.5 仿人智能控制
11.2.6 神經(jīng)控制
11.3 魯棒控制
11.3.1 基本概念
11.3.2 H∞優(yōu)化與魯棒控制
11.3.3 標(biāo)準(zhǔn)H∞控制
11.3.4 H∞控制的求解
本章小結(jié)
習(xí)題
第12章 集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)
12.1 DCS概述
12.1.1 DCS的產(chǎn)生過程
12.1.2 DCS的發(fā)展歷程
12.1.3 DCS的特點(diǎn)
12.1.4 DCS的體系結(jié)構(gòu)
12.2 集散系統(tǒng)的通信技術(shù)及體系結(jié)構(gòu)
12.2.1 數(shù)據(jù)通信原理
12.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
12.2.3 通信協(xié)議
12.3 和利時MACS系統(tǒng)
12.3.1 MACS組態(tài)原理
12.3.2 應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)
12.4 國產(chǎn)集散系統(tǒng)——HS2000
12.4.1 HS2000系統(tǒng)的基本特點(diǎn)
12.4.2 HS2000系統(tǒng)的基本組成
12.4.3 HS2000系統(tǒng)的硬件配置
12.4.4 HS2000系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站配置
12.4.5 HS2000系統(tǒng)的軟件組態(tài)
12.5 HS2000 DCS工程建立步驟
12.5.1 工程分析
12.5.2 工程建立
12.5.3 定義設(shè)備組態(tài)工具
12.6 和利時MACS集散系統(tǒng)在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用
12.6.1 概述
12.6.2 硬件配置
12.6.3 控制系統(tǒng)簡介
12.6.4 DCS控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
12.6.5 系統(tǒng)組成
12.6.6 系統(tǒng)調(diào)試
12.6.7 結(jié)語
12.7 大型集散控制系統(tǒng)——TDC3000
12.7.1 TDC3000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性
12.7.2 TDC3000系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制
12.7.3 TDC3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)
12.8 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
12.8.1 現(xiàn)場總線和FCS的產(chǎn)生
12.8.2 FCS的體系結(jié)構(gòu)
本章小結(jié)
習(xí)題
第13章 過程控制MATLAB仿真
13.1 基于MATLAB的系統(tǒng)建模
13.1.1 典型工業(yè)過程的階躍響應(yīng)仿真
13.1.2 一階系統(tǒng)作圖法建模及仿真
13.1.3 一階系統(tǒng)兩點(diǎn)法建模及仿真
13.1.4 二階系統(tǒng)兩點(diǎn)法建模及仿真
13.2 基于MATLAB的PID控制仿真
13.2.1 P、I、D及其組合控制的仿真
13.2.2 抗積分飽和控制方法及仿真
13.2.3 改進(jìn)的微分控制方法及仿真
13.3 基于MATLAB的串級控制仿真
13.4 基于MATLAB的補(bǔ)償控制仿真
13.4.1 前饋控制仿真
13.4.2 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制仿真
13.4.3 多變量系統(tǒng)的前饋補(bǔ)償解耦
13.5 基于MATLAB的模糊控制仿真
13.6 基于MATLAB的預(yù)測控制仿真
13.6.1 動態(tài)矩陣控制(DMC)仿真
13.6.2 廣義預(yù)測控制(GPC)仿真
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)