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1　控制系统概述2

1.1 自动控制基本概念2

1.1.1 生活环境中的自动控制系统2

第一篇　过程控制系统2

1.1.2 工业生产中的自动控制系统3

1.1.3　信息处理4

1.1.4 生物系统5

1.1.5　社会经济系统5

1.2　反馈原理5

1.2.1 反馈5

1.2.2 负反馈系统6

1.3.1 控制系统常用术语7

1.2.3　正反馈系统7

1.3　基本概念及术语7

1.3.2　基本概念8

1.4　控制系统分类8

1.4.1 多种分类8

1.4.2　按给定值分类9

1.5 自动化技术简要发展史9

1.5.1　工匠技巧阶段9

1.5.2　技术化和理论化阶段10

1.5.3 系统化和智能化阶段10

2.1.1　传递函数概念12

2.1　传递函数12

2　控制系统分析12

2.1.2　拉普拉斯变换13

2.2　方块图15

2.2.1 方块图的基本单元15

2.2.2 方块图的应用16

2.3　数学模型17

2.3.1　概述17

2.3.2　机理建模18

2.3.3 实验建模23

2.3.4　过程特性参数K、T、τ24

2.4.2　控制系统的过渡过程29

2.4.1 瞬态响应分析方法29

2.4　瞬态响应法29

2.4.3　过渡过程的品质指标31

3　简单控制系统33

3.1　系统组成原理及分析33

3.1.1 系统组成原理33

3.1.2　调节过程分析34

3.2　简单控制系统的设计35

3.2.1 控制系统设计概述35

3.2.2　被控变量的选择36

3.2.3　调节变量的选择38

3.2.4　被控变量的测量38

3.2.5　调节器及调节规律的选择39

3.2.6　调节器作用方向的选择41

3.2.7　执行器正反作用的选择43

3.3　控制系统的投运与参数整定43

3.3.1 投运步骤43

3.3.2　调节器参数整定44

4　复杂控制系统48

4.1 串级控制系统48

4.1.1 组成原理48

4.1.2　调节过程50

4.1.3 系统特点51

4.1.4 系统设计52

4.2.1 均匀控制原理55

4.2　均匀控制系统55

4.2.2 均匀控制的实现方案56

4.3　比值控制系统56

4.3.1 比值控制原理56

4.3.2 比值控制系统类型57

4.4　分程控制系统59

4.4.1　分程控制原理59

4.4.2　分程控制的应用60

4.4.3　分程控制系统设计62

4.5　选择性控制系统62

4.5.1　选择性控制原理62

4.5.2 选择性控制系统的类型63

4.5.3　积分饱和问题65

4.6　前馈控制系统66

4.6.1　前馈控制原理66

4.6.2　前馈控制与反馈控制的比较66

4.6.3　前馈控制的应用67

4.6.4 多冲量控制系统70

5　新型控制系统72

5.1　解耦控制72

5.2　时滞补偿控制系统74

5.3　软测量技术和推断控制76

5.4 自适应控制78

5.5　预测控制81

5.6　智能控制84

6　典型过程单元控制92

6.1　流体输送设备的控制92

6.1.1 离心泵的控制方案93

6.1.2　往复泵的控制方案94

6.1.3 压气机的控制方案95

6.2　精馏塔的自动控制96

6.2.1　工艺要求和约束条件97

6.2.2　精馏塔的干扰因素98

6.2.3　精馏塔的控制方案99

6.3.1　化学反应器的控制要求105

6.3　化学反应器的自动控制105

6.3.2 釜式反应器的自动控制106

6.3.3 固定床反应器的自动控制107

6.3.4　流化床反应器的自动控制108

6.3.5 管式热裂解反应器的自动控制109

6.4　传热设备的自动控制111

6.4.1 传热设备的控制目标111

6.4.2　一般传热设备的控制方案111

6.4.3 载热体进行冷凝的加热器自动控制113

6.4.4　冷却剂进行汽化的冷却器自动控制115

6.4.5 管式加热炉的控制方案116

7.1　测量误差和测量仪表的性能指标128

7.1.1 测量误差128

7　检测元件及变送器128

第二篇　过程控制仪表128

7.1.2　测量仪表的性能指标130

7.2　温度的检测及变送133

7.2.1 温度测量的基本方法133

7.2.2　热电偶温度计136

7.2.3　热电阻温度计141

7.2.4　温度变送器142

7.2.5　测温元件的安装和使用148

7.2.6　温度显示仪表148

7.3.1 测压仪表154

7.3　压力的测量及变送154

7.3.2 压力变送器155

7.3.3　压力计的选用和安装158

7.4　流量的检测及变送159

7.4.1 差压式流量计160

7.4.2　转子流量计163

7.4.3　涡轮流量计165

7.4.4 电磁流量计166

7.4.5　漩涡流量计167

7.4.6　椭圆齿轮流量计167

7.5.1　物位检测仪表168

7.5　物位的检测及变送168

7.4.7　质量流量计168

7.5.2　差压式液位变送器169

7.5.3 电容式物位计171

7.5.4　液罐称重仪172

7.5.5　检测仪表的发展趋势173

8　调节器176

8.1 电动控制仪表概述176

8.2　调节器的调节规律176

8.2.1 位式调节177

8.2.2 PID调节规律178

8.3.1 DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型仪表的比较182

8.3　模拟式调节器182

8.3.2 DDZ-Ⅱ型电动调节器183

8.3.3 DDZ-Ⅲ型电动调节器185

8.4　数字式调节器186

8.4.1 单回路可编程数字调节器的特点186

8.4.2 单回路可编程数字调节器的基本组成187

8.4.3　单回路可编程数字调节器的功能188

9　执行器189

9.1　概述189

9.2　气动执行器190

9.2.1 气动调节阀的结构190

9.2.2 气动薄膜调节阀的类型191

9.2.3　调节阀的静态特性194

9.2.4　调节阀的动态特性和变差198

9.2.5　调节阀的选择199

9.3　电动执行器200

9.4 电-气转换器及电-气阀门定位器202

9.4.1 电-气转换器202

9.4.2 电-气阀门定位器203

第三篇　计算机控制215

10　过程计算机控制系统215

10.1　概述215

10.2　过程计算机控制系统的特点215

10.3　过程计算机控制系统的组成216

10.4　过程计算机控制系统的基本类型218

10.5　数字式PID控制219

10.6　计算机控制系统设计的一般步骤223

11　集散控制系统226

11.1　概述226

11.2　集散控制系统的基本构成228

11.3　TDC3000系统概况230

11.4　集散控制系统的组态238

12　可编程控制器240

12.1 概述240

12.2　可编程控制器的组成原理242

12.3　可编程控制器的工作原理248

12.4　可编程控制器应用系统设计方法249

13　现场总线控制技术与工业以太网251

13.1　现场总线概述251

13.2　工业以太网253

13.3　基金会现场总线256

13.4　现场总线控制系统的应用260

试卷一270

试卷二275

试卷三281

试卷四286

参考答案291

参考文献300