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第1章 绪论1

1.1 过程控制系统的发展简史1

1.2 过程控制系统组成及特点1

1.2.1 过程控制系统组成1

1.2.2 过程控制系统特点3

1.3 过程控制系统的分类4

1.4 过程控制系统的性能指标5

1.5 过程控制系统设计6

1.6 过程控制策略与算法的进展7

思考题与习题8

第2章 过程控制系统建模方法9

2.1 过程模型概念及其建模方法9

2.1.1 概述9

2.1.2 建模方法10

2.1.3 机理建模方法11

2.2 过程机理建模方法14

2.2.1 自衡过程与非自衡过程14

2.2.2 单容过程模型14

2.2.3 单容过程模型仿真17

2.2.4 多容过程模型18

2.2.5 多容过程模型仿真23

2.3 测试建模方法24

2.3.1 对象特性的试验测定方法25

2.3.2 测定动态特性的时域法25

2.3.3 测量动态特性的频域法30

2.3.4 测量动态特性的统计相关法31

2.3.5 最小二乘法35

思考题与习题37

第3章 PID常规过程控制规律39

3.1 PID控制器概述39

3.2 比例控制40

3.2.1 比例控制规律40

3.2.2 控制器的正作用和反作用41

3.2.3 比例增益对闭环系统过渡过程的影响41

3.3 积分控制与比例积分控制43

3.3.1 积分控制44

3.3.2 比例积分控制45

3.4 微分控制与比例微分控制48

3.4.1 微分控制49

3.4.2 比例微分控制50

3.5 比例积分微分控制51

3.6 离散比例积分微分控制53

3.6.1 离散比例积分微分控制算法53

3.6.2 离散比例积分微分控制算法的改进54

3.7 PID调节器参数的工程整定55

3.7.1 PID参数的工程整定方法55

3.7.2 PID参数的自整定方法61

思考题与习题62

第4章 简单过程控制系统的分析与设计64

4.1 简单过程控制系统的结构组成64

4.2 简单过程控制系统的分析66

4.2.1 被控变量的选择67

4.2.2 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择67

4.2.3 调节阀的选择73

4.2.4 控制器控制规律及控制器作用方向的选择79

4.3 简单控制系统的投运82

4.3.1 投运前的准备工作82

4.3.2 系统投运的过程82

4.4 简单控制系统设计举例83

4.4.1 喷雾式干燥设备控制系统设计83

4.4.2 贮槽液位控制系统设计86

思考题与习题87

第5章 常用复杂控制系统89

5.1 串级控制系统89

5.1.1 串级控制系统基本概念89

5.1.2 串级控制系统组成91

5.1.3 串级控制系统特点92

5.1.4 串级控制系统设计96

5.1.5 串级控制系统参数整定99

5.1.6 串级控制系统仿真实例101

5.2 前馈控制系统107

5.2.1 前馈控制系统基本概念107

5.2.2 前馈控制系统基本结构109

5.3 大滞后过程控制系统113

5.3.1 常规控制方案113

5.3.2 Smith预估补偿控制方案115

5.3.3 采样控制方案116

5.4 解耦控制系统117

5.4.1 系统的关联分析118

5.4.2 相对增益矩阵119

5.4.3 减少与解除耦合的方法124

5.4.4 解耦控制系统设计126

思考题与习题130

第6章 实现特殊工艺要求的复杂控制系统131

6.1 比值控制系统131

6.1.1 基本概念131

6.1.2 比值控制方案及其分析132

6.1.3 比值控制系统设计135

6.1.4 比值控制系统的实施136

6.1.5 比值控制系统的参数整定和投运140

6.1.6 注意的问题141

6.1.7 比值控制系统的工业应用实例141

6.1.8 比值控制系统的MATLAB／Simulink仿真142

6.2 均匀控制系统146

6.2.1 基本原理146

6.2.2 控制方案146

6.2.3 系统整定149

6.3 分程控制系统150

6.3.1 基本原理150

6.3.2 控制方案151

6.3.3 系统设计152

6.3.4 分程控制系统的工业应用153

6.4 选择性控制系统157

6.4.1 基本概念157

6.4.2 控制方案158

6.4.3 系统设计159

6.4.4 选择性控制系统的工业应用实例160

6.5 阀位控制系统161

6.5.1 基本原理161

6.5.2 系统设计162

6.5.3 阀位控制系统的工业应用实例164

思考题与习题165

第7章 先进控制技术169

7.1 自适应控制169

7.1.1 增益可变自适应控制系统169

7.1.2 模型参考自适应控制系统170

7.1.3 自校正控制系统179

7.2 预测控制182

7.2.1 预测控制的基本原理182

7.2.2 预测控制算法184

7.2.3 动态矩阵算法MATLAB仿真191

7.3 模糊控制203

7.3.1 模糊控制系统的基本结构204

7.3.2 模糊PID控制207

7.3.3 模糊PID控制的MATLAB／Simulink仿真208

7.3.4 模糊控制在纺织工程中的应用211

7.4 神经网络控制216

7.4.1 神经网络的基本原理217

7.4.2 神经网络控制的结构220

7.4.3 碳纤维生产过程的神经网络性能预测223

7.4.4 基于神经网络的故障监测和诊断228

思考题与习题233

第8章 过程控制系统工程实践234

8.1 化纤过程控制系统应用234

8.1.1 化纤生产工艺流程及其过程控制系统234

8.1.2 干喷湿纺法纺丝过程的浓度-温度-液位解耦控制236

8.1.3 聚丙烯腈纤维多级牵伸过程协同控制242

8.2 直拉式单晶硅生长炉过程控制系统应用248

8.2.1 直拉式单晶硅生长炉工艺流程及其控制目标248

8.2.2 直拉式单晶硅生长炉过程控制系统250

8.2.3 直拉式单晶硅生长炉关键技术253

8.2.4 直拉式单晶硅生长炉具体方案256

思考题与习题262

参考文献263