過程控制系統(tǒng)（第3版）

目 錄
緒論\t1
0．1 過程控制的定義和任務(wù)\t1
0．2 過程控制的發(fā)展與趨勢(shì)\t4
0．2．1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展歷程\t4
0．2．2 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展與趨勢(shì)\t5
第1章 過程控制基礎(chǔ)知識(shí)\t7
1．1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及分類\t7
1．1．1 人工控制與自動(dòng)控制\t7
1．1．2 自動(dòng)控制的基本方式\t8
1．1．3　自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成\t10
1．1．4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類\t11
1．2　系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求\t14
1．2．1 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)\t14
1．2．2 基本要求\t15
1．3　過程控制系統(tǒng)的過渡過程及控制性能指標(biāo)\t16
1．3．1　過程控制系統(tǒng)的過渡過程\t16
1．3．2　過程控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)\t17
1．4　過程動(dòng)態(tài)特性與建模\t20
1．4．1　數(shù)學(xué)模型的定義\t20
1．4．2　被控過程的數(shù)學(xué)模型（過程特性）\t20
1．4．3 傳遞函數(shù)\t27
1．4．4 過程特性的一般分析\t29
1．4．5 過程動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)測(cè)取\t32
1．5　過程控制系統(tǒng)的方框圖及傳遞函數(shù)\t35
1．5．1　系統(tǒng)方框圖\t35
1．5．2　方框圖的等效變換與化簡(jiǎn)\t35
1．5．3　過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)\t40
1．6　常規(guī)控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響\t42
1．6．1　PID控制的特點(diǎn)\t42
1．6．2　位式控制\t43
1．6．3　比例控制（P）\t44
1．6．4　積分控制（I）\t47
1．6．5　微分控制（D）\t50
本章小結(jié)\t53
思考與練習(xí)\t55
實(shí)驗(yàn)一　單回路控制系統(tǒng)控制過程演示\t56
實(shí)驗(yàn)二 一階（單容）過程特性測(cè)試二階（雙容）過程特性測(cè)試\t57
第2章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)\t59
2．1 系統(tǒng)組成原理\t59
2．1．1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成\t59
2．1．2 控制過程分析\t61
2．1．3 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述\t62
2．2 被控變量的選擇\t63
2．2．1 被控變量的選擇方法\t63
2．2．2 被控變量的選擇原則\t64
2．2．3 被控變量的選擇實(shí)例\t64
2．3 過程特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇\t66
2．3．1　擾動(dòng)通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響\t68
2．3．2　控制通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響\t71
2．3．3 操縱變量的選擇\t74
2．4　執(zhí)行器（氣動(dòng)薄膜控制閥）的選擇\t74
2．4．1　控制閥概述\t74
2．4．2 控制閥的結(jié)構(gòu)形式及選擇\t77
2．4．3　控制閥氣開、氣關(guān)形式的選擇\t80
2．4．4　控制閥流量特性的選擇\t81
2．4．5　控制閥口徑的選擇\t87
2．4．6 閥門定位器的正確使用\t89
2．5 測(cè)量變送環(huán)節(jié)的選取及其對(duì)控制質(zhì)量的影響\t91
2．5．1　對(duì)測(cè)量變送環(huán)節(jié)的基本要求\t92
2．5．2　測(cè)量誤差分析\t92
2．5．3　減小動(dòng)態(tài)誤差的方法\t93
2．6 控制器的選擇\t95
2．6．1 控制器控制規(guī)律的選擇\t96
2．6．2 控制器正、反作用方式的選擇\t97
2．7 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定\t100
2．7．1 控制系統(tǒng)的投運(yùn)\t100
2．7．2 控制系統(tǒng)的整定\t103
2．8　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的故障與處理\t108
2．8．1 故障產(chǎn)生的原因\t109
2．8．2 故障判斷和處理的一般方法\t109
2．8．3 故障分析舉例\t110
本章小結(jié)\t111
思考與練習(xí)\t113
實(shí)驗(yàn)三　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定\t116
第3章 串級(jí)控制系統(tǒng)\t117
3．1 基本原理和結(jié)構(gòu)\t118
3．1．1 串級(jí)控制系統(tǒng)的組成原理\t118
3．1．2　串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\t119
3．1．3　串級(jí)控制系統(tǒng)的控制過程\t121
3．2 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)\t122
3．3　串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍\t126
3．3．1 用于具有較大純滯后的過程\t126
3．3．2　用于具有較大容量滯后的過程\t128
3．3．3　用于存在變化劇烈和較大幅值擾動(dòng)的過程\t129
3．3．4　用于具有非線性特性的過程\t129
3．4 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)\t130
3．4．1 主、副被控變量的選擇\t131
3．4．2 主、副控制器控制規(guī)律的選擇\t135
3．4．3 主、副控制器正、反作用的選擇\t135
3．4．4 串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施\t137
3．5 串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定\t139
3．5．1 串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)\t139
3．5．2 串級(jí)控制系統(tǒng)的整定\t139
本章小結(jié)\t141
思考與練習(xí)\t142
實(shí)驗(yàn)四　串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定\t144
第4章 前饋控制系統(tǒng)\t146
4．1 前饋控制原理\t146
4．2　前饋控制的特點(diǎn)及局限性\t147
4．2．1 前饋控制的特點(diǎn)\t147
4．2．2 前饋控制的局限性\t148
4．3　前饋控制系統(tǒng)的幾種主要結(jié)構(gòu)形式\t148
4．3．1　單純的前饋控制系統(tǒng)\t148
4．3．2　前饋-反饋控制系統(tǒng)\t149
4．3．3 前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)\t150
4．4　前饋控制系統(tǒng)的實(shí)施及應(yīng)用\t151
4．4．1　前饋控制系統(tǒng)的實(shí)施\t151
4．4．2 前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用\t153
本章小結(jié)\t154
思考與練習(xí)\t155
第5章 比值控制系統(tǒng)\t156
5．1 概述\t156
5．2 比值控制系統(tǒng)的類型\t157
5．2．1 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)\t157
5．2．2 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)\t158
5．2．3 變比值控制系統(tǒng)\t159
5．3 比值系數(shù)的計(jì)算\t161
5．3．1 流量與測(cè)量信號(hào)成線性關(guān)系時(shí)的折算\t161
5．3．2 流量與測(cè)量信號(hào)成非線性關(guān)系時(shí)的折算\t163
5．4 比值控制系統(tǒng)的實(shí)施\t164
5．4．1 兩種實(shí)施方案\t164
5．4．2 比值控制系統(tǒng)中的信號(hào)匹配問題\t165
5．5 比值控制系統(tǒng)的投運(yùn)與整定\t166
本章小結(jié)\t167
思考與練習(xí)\t167
實(shí)驗(yàn)五　單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定\t168
第6章 其他控制系統(tǒng)\t170
6．1 均勻控制系統(tǒng)\t170
6．1．1 均勻控制原理\t170
6．1．2 均勻控制方案\t172
6．2　選擇性控制系統(tǒng)\t175
6．2．1　選擇性控制原理\t175
6．2．2　選擇性控制系統(tǒng)的類型\t175
6．2．3　選擇性控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)的幾個(gè)問題\t178
6．3　分程控制系統(tǒng)\t180
6．3．1　分程控制系統(tǒng)的組成及工作原理\t180
6．3．2　分程控制的應(yīng)用場(chǎng)合\t181
6．3．3　分程控制系統(tǒng)的實(shí)施\t184
本章小結(jié)\t185
思考與練習(xí)\t186
第7章 典型化工單元的控制\t187
7．1 流體輸送設(shè)備的控制\t187
7．1．1 泵的控制\t188
7．1．2 壓縮機(jī)的控制\t190
7．1．3 離心式壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)\t192
7．2 傳熱設(shè)備的控制\t194
7．2．1 傳熱設(shè)備的特性\t194
7．2．2 一般傳熱設(shè)備的控制\t195
7．2．3　加熱爐的控制\t198
7．3 鍋爐設(shè)備的控制\t202
7．3．1　鍋爐汽包水位的控制\t203
7．3．2　鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制\t206
7．3．3　蒸汽過熱系統(tǒng)的控制\t209
7．4　精餾塔的控制\t210
7．4．1 精餾塔的控制目標(biāo)和擾動(dòng)分析\t211
7．4．2　精餾塔被控變量的選擇\t212
7．4．3 精餾塔的控制方案\t214
*7．4．4　復(fù)雜控制和新型控制方案在精餾塔中的應(yīng)用\t218
7．5　化學(xué)反應(yīng)器的控制\t219
7．5．1 化學(xué)反應(yīng)器的控制要求和被控變量的選擇\t219
7．5．2 化學(xué)反應(yīng)器的基本控制策略\t220
7．5．3 幾種典型反應(yīng)器的控制方案\t221
本章小結(jié)\t223
思考與練習(xí)\t224
第8章 控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)\t227
8．1 工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)\t227
8．1．1 工程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和設(shè)計(jì)步驟\t227
8．1．2 工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容\t228
8．1．3 自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的方法\t229
8．2 控制方案及工藝控制流程圖的設(shè)計(jì)\t230
8．2．1 工程設(shè)計(jì)的圖例符號(hào)\t231
8．2．2 控制方案的設(shè)計(jì)\t236
8．2．3 工藝控制流程圖的繪制\t239
8．3 控制系統(tǒng)的設(shè)備選擇\t241
8．3．1 儀表自動(dòng)化設(shè)備的選型\t241
8．3．2 檢測(cè)儀表的選擇\t241
8．3．3 顯示控制儀表的選型\t242
8．3．4 自控設(shè)備表\t243
8．4 儀表盤正面布置圖和背面電氣接線圖\t244
8．4．1 儀表盤正面布置圖\t244
8．4．2 儀表盤背面電氣接線圖\t247
8．5　其他設(shè)計(jì)文件簡(jiǎn)介\t252
本章小結(jié)\t256
思考與練習(xí)\t256
附錄A　工藝流程圖上常用設(shè)備和機(jī)器圖例符號(hào)\t258
附錄B　工藝流程圖上常用物料代號(hào)\t260
附錄C　工藝流程圖上管道、管件、閥門及附件圖例符號(hào)\t261
附錄D　過程控制范例――識(shí)讀工業(yè)鍋爐工藝控制流程圖\t262
附錄E　某自控設(shè)計(jì)的自控設(shè)備表（表一）（部分）\t263
附錄F　某自控設(shè)計(jì)的自控設(shè)備表（表二）（部分）\t264
參考文獻(xiàn)\t265