計算機過程控制系統(tǒng)

第1章 緒論 1
1．1 過程控制系統(tǒng)應用舉例 1
1．2 過程控制系統(tǒng)組成 3
1．2．1 控制系統(tǒng) 3
1．2．2 過程 5
1．2．3 控制 6
1．2．4 過程控制系統(tǒng) 6
1．2．5 計算機過程控制系統(tǒng) 7
1．3 過程控制系統(tǒng)的性能指標 11
1．3．1 過程控制系統(tǒng)的一般性要求 11
1．3．2 系統(tǒng)響應 12
1．3．3 系統(tǒng)單項性能指標 12
1．3．4 系統(tǒng)積分性能指標 14
1．4 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 14
1．4．1 機械控制系統(tǒng) 14
1．4．2 氣動控制系統(tǒng) 17
1．4．3 電子控制系統(tǒng) 18
1．4．4 現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng) 19
1．5 過程和儀表圖 20
習題1 21
第2章 檢測技術(shù) 23
2．1 檢測儀表概述 23
2．1．1 檢測儀表的技術(shù)性能指標 23
2．1．2 變送器輸出信號標準 25
2．2 溫度測量 27
2．2．1 溫度測量簡史 27
2．2．2 填充式溫度計 27
2．2．3 金屬電阻 28
2．2．4 熱電偶 29
2．2．5 電阻溫度檢測器（RTD） 31
2．2．6 熱敏電阻 32
2．2．7 集成溫度傳感器 33
2．2．8 輻射式高溫計 33
2．2．9 智能溫度變送器及其應用 33
2．3 壓力測量 34
2．3．1 壓力的定義 35
2．3．2 表面壓力和絕對壓力 35
2．3．3 差壓計 35
2．3．4 機械式壓力表 36
2．3．5 電位計式壓力表 36
2．3．6 壓力變送器的應用 37
2．3．7 智能壓力變送器 38
2．4 物位測量 38
2．4．1 視覺式液位計 39
2．4．2 壓力式液位計 39
2．4．3 電氣式液位計 40
2．4．4 超聲式液位計 41
2．4．5 輻射式液位計 41
2．4．6 雷達式液位計 42
2．4．7 智能液位變送器 42
2．5 流量測量 43
2．5．1 流量的定義 43
2．5．2 流速、流量和壓差的關(guān)系 43
2．5．3 雷諾系數(shù) 44
2．5．4 流量測量原理 44
2．5．5 差壓式流量計 45
2．5．6 速度式流量計 46
2．5．7 容積式流量計 48
2．5．8 質(zhì)量式流量計 49
2．5．9 質(zhì)量流量計 49
習題2 50
第3章 計算機輸入/輸出接口技術(shù) 51
3．1 工業(yè)控制計算機 51
3．1．1 工控機 51
3．1．2 PLC 52
3．1．3 嵌入式系統(tǒng) 52
3．1．4 智能調(diào)節(jié)器 53
3．2 計算機輸入/輸出通道 53
3．2．1 數(shù)字量輸入/輸出通道 53
3．2．2 模擬量輸入通道 58
3．2．3 采樣定理與信號重構(gòu) 59
3．2．4 采樣保持 62
3．2．5　A/D轉(zhuǎn)換與接口技術(shù) 65
3．2．6　模擬量輸出通道 72
3．3　工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 77
習題3 79
第4章 執(zhí)行器 81
4．1 調(diào)節(jié)閥 81
4．1．1 氣動調(diào)節(jié)閥的組成 81
4．1．2 調(diào)節(jié)閥的流量特性 87
4．1．3 閃蒸、氣蝕、阻塞流 92
4．1．4 調(diào)節(jié)閥的氣開式和氣關(guān)式 93
4．2 其他閥 94
4．2．1 電動閥 94
4．2．2 電磁閥 95
4．2．3 安全閥 95
4．2．4 減壓閥、止回閥、手動球閥 95
4．3 步進電動機 96
4．3．1 步進電動機的工作原理與驅(qū)動方式 96
4．3．2 數(shù)字程序控制 101
4．3．3 逐點比較法 102
習題4 107
第5章 過程 110
5．1 機理建模 110
5．1．1 質(zhì)量守恒方程 112
5．1．2 能量守恒方程 113
5．1．3 物種（成分）守恒方程 114
5．1．4 動量守恒方程 115
5．2 增量法線性化 116
5．3 過程動態(tài)特性 120
5．3．1 一階過程 120
5．3．2 二階過程 122
5．3．3 滯后特性 125
5．4 經(jīng)驗建模 127
5．4．1 最小二乘法 128
5．4．2 過程響應曲線法 131
習題5 136
第6章 反饋控制器 138
6．1 反饋控制與閉環(huán)系統(tǒng) 138
6．2 斷續(xù)控制 139
6．3 連續(xù)控制 141
6．3．1 PID（比例積分微分）控制 141
6．3．2 比例控制 141
6．3．3 積分控制 143
6．3．4 比例積分控制 144
6．3．5 微分控制 145
6．3．6 比例積分微分控制 146
6．3．7 改進型PID 148
6．4 數(shù)字控制器 156
6．4．1 差分方程 156
6．4．2 數(shù)字控制系統(tǒng)建模 157
6．4．3 數(shù)字控制器連續(xù)化設(shè)計 161
6．4．4 數(shù)字式PID 166
6．4．5 工程二階法 169
6．4．6 直接數(shù)字控制 173
6．4．7 最少拍有紋波控制 175
6．4．8 最少拍無紋波控制 178
習題6 183
第7章 簡單回路設(shè)計 185
7．1 控制器參數(shù)整定 185
7．1．1 直接綜合法 186
7．1．2 內(nèi)部模型法 190
7．1．3 工程整定法 193
7．2 簡單回路設(shè)計步驟 196
7．3 被控變量的選擇 196
7．4 控制變量的選擇 198
7．5 控制器的正反作用 202
7．6 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計實例 204
習題7 206
第8章 復雜控制系統(tǒng) 208
8．1 前饋控制系統(tǒng) 208
8．1．1 前饋控制的原理 208
8．1．2 數(shù)字式前饋控制 211
8．2 串級控制系統(tǒng) 213
8．2．1 串級控制系統(tǒng)簡介 213
8．2．2 串級控制系統(tǒng)的特點 216
8．2．3 串級控制系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)整定 222
8．2．4 數(shù)字式串級控制算法 223
8．3 比值控制系統(tǒng) 224
8．3．1 比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 224
8．3．2 比值控制系統(tǒng)的設(shè)計 226
8．3．3 比值控制系統(tǒng)方案及參數(shù)整定 228
8．4 大滯后過程控制系統(tǒng) 229
8．4．1 大滯后過程的采樣控制 229
8．4．2 大滯后過程的Smith預估補償控制 229
8．4．3 數(shù)字Smith預估控制器 231
8．4．4 大林算法 236
8．5 多輸入多輸出系統(tǒng) 247
8．5．1 控制變量與被控變量的匹配 247
8．5．2 相對增益矩陣 250
8．5．3 解耦控制 253
8．5．4 對角矩陣解耦 253
8．5．5 前饋補償解耦 254
8．5．6 解耦器的簡化 255
8．5．7 數(shù)字解耦控制算法 256
習題8 257
參考文獻 258