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第1章 绪论1

1.1典型过程控制问题1

1.1.1连续过程1

1.1.2间歇过程2

1.2过程控制性能要求3

1.2.1时域控制性能指标3

1.2.2积分控制性能指标5

1.3过程控制系统组成6

1.4过程控制系统发展概况7

1.4.1过程控制系统体系结构的发展7

1.4.2过程控制检测仪表和执行机构的发展8

1.4.3过程控制策略的发展9

1.5过程控制系统的分类9

1.6本章小结11

1.7习题11

第2章 被控过程特性及其数学模型12

2.1被控过程的特性12

2.2被控过程的数学模型14

2.2.1被控过程数学模型的类型15

2.2.2过程建模的基本方法15

2.3解析法建立过程的数学模型16

2.3.1解析法建模的一般步骤16

2.3.2单容过程的建模17

2.3.3多容过程的建模21

2.4实验辨识法建立过程的数学模型24

2.4.1实验辨识法建模的基本步骤与方法24

2.4.2响应曲线法辨识过程的模型25

2.4.3最小二乘法辨识过程的模型33

2.5本章小结36

2.6习题36

第3章 过程参数检测与变送仪表39

3.1概述39

3.2检测仪表的工作特性40

3.3测量误差41

3.3.1测量误差的基本概念41

3.3.2检测仪表的性能指标42

3.4温度检测与变送44

3.4.1温度检测方法45

3.4.2热电偶46

3.4.3热电阻50

3.4.4温度变送器53

3.4.5温度检测仪表的选型58

3.5压力检测与变送59

3.5.1压力的概念及其检测59

3.5.2弹性式压力检测仪表60

3.5.3电气式压力检测仪表61

3.5.4压力变送器62

3.5.5压力检测仪表的选用66

3.6流量检测与变送66

3.6.1流量的概念及其检测66

3.6.2典型流量检测仪表67

3.7物位检测与变送72

3.7.1物位检测的基本方法72

3.7.2常用物位检测仪表73

3.8智能检测仪表75

3.8.1智能流量积算仪76

3.8.2智能温度变送器78

3.9煤矿常用检测仪表80

3.10本章小结83

3.11习题83

第4章 执行器85

4.1执行器的工作原理与分类85

4.2电动执行机构86

4.2.1工作原理86

4.2.2伺服放大器87

4.2.3执行机构87

4.3气动执行机构88

4.4调节机构89

4.4.1调节阀的结构89

4.4.2调节阀特性91

4.5电-气转换器96

4.6阀门定位器97

4.7执行器的选择97

4.8本章小结99

4.9习题99

第5章 仪表本安防爆技术101

5.1防爆基础理论101

5.1.1爆炸性物质分类101

5.1.2危险场所防爆技术102

5.2本质安全防爆技术103

5.3安全栅104

5.3.1安全栅的基本形式104

5.3.2输入式安全栅105

5.3.3输出式安全栅108

5.4本安防爆系统设计要求108

5.4.1本安防爆系统设计的一般要求109

5.4.2现场总线本安防爆技术110

5.5本章小结111

5.6习题112

第6章 PID控制器设计及参数整定113

6.1PID控制原理113

6.1.1比例（P）控制算法113

6.1.2比例积分（PI）控制算法114

6.1.3比例微分（PD）控制算法117

6.1.4PID控制算法119

6.1.5比例-积分-微分控制算法的选择120

6.2PID控制参数的整定方法121

6.2.1PID参数整定的一般原则121

6.2.2临界比例度法122

6.2.3衰减曲线法122

6.2.4反应曲线法123

6.2.5三种常用工程整定方法的比较126

6.2.6PID参数的自整定128

6.3DDZ-Ⅲ型PID控制器129

6.3.1输入电路131

6.3.2比例微分电路132

6.3.3比例积分电路133

6.3.4输出电路135

6.3.5控制器的传递函数136

6.3.6手动操作电路及自动—手动切换137

6.3.7指示电路139

6.4本章小结140

6.5习题140

第7章 复杂过程控制系统142

7.1串级控制系统142

7.1.1串级控制的基本原理142

7.1.2串级控制系统的特点与分析144

7.1.3串级控制系统的设计148

7.1.4串级控制系统的参数整定152

7.1.5串级控制系统的应用范围153

7.2前馈控制系统156

7.2.1前馈控制的基本原理156

7.2.2前馈控制的特点及局限性157

7.2.3前馈控制系统的主要结构形式158

7.2.4前馈控制系统的选用原则及应用161

7.3大滞后过程控制系统163

7.3.1大滞后对控制品质的影响163

7.3.2史密斯预估补偿控制164

7.3.3改进型史密斯预估补偿控制165

7.3.4内模控制166

7.4比值控制系统168

7.4.1比值控制的常见类型168

7.4.2比值控制系统的设计170

7.5选择性控制系统174

7.5.1选择性控制的常见类型175

7.5.2选择性控制系统的设计177

7.6分程控制系统178

7.6.1分程控制系统的基本原理178

7.6.2分程控制系统的设计179

7.6.3分程控制系统的应用180

7.7本章小结182

7.8习题182

第8章 先进过程控制系统185

8.1预测控制185

8.1.1预测控制的基本原理185

8.1.2预测模型186

8.1.3参考轨迹189

8.1.4控制算法189

8.2自适应控制191

8.2.1自适应控制的基本原理191

8.2.2自校正控制系统192

8.2.3模型参考自适应控制系统193

8.3统计过程控制194

8.3.1统计过程控制的基本原理194

8.3.2质量控制图194

8.3.3其他统计过程控制技术195

8.4控制系统故障诊断和容错控制196

8.4.1故障检测和诊断的基本概念196

8.4.2故障检测和诊断的主要方法197

8.4.3容错控制199

8.5软测量和推理控制系统200

8.5.1软测量技术200

8.5.2推理控制系统202

8.6本章小结204

8.7习题204

第9章 计算机过程控制系统205

9.1计算机过程控制系统205

9.1.1计算机过程控制系统结构205

9.1.2数据采集及数据转换208

9.1.3控制系统软件体系211

9.1.4数字PID控制算法213

9.2集散控制系统215

9.2.1集散控制系统组成215

9.2.2集散控制系统的递阶结构217

9.2.3集散控制系统的通信网络220

9.2.4集散控制系统的设计221

9.3现场总线控制技术223

9.3.1现场总线简介223

9.3.2常见现场总线225

9.3.3现场总线控制系统229

9.4工业以太网控制系统232

9.4.1工业以太网技术233

9.4.2工业以太网与现场总线234

9.4.3基于网络的控制系统235

9.5本章小结237

9.6习题238

第10章 过程控制系统设计及应用实例239

10.1过程控制系统设计概述239

10.1.1过程控制系统设计的一般要求239

10.1.2过程控制系统设计的基本方法与开发步骤240

10.1.3控制方案的确定242

10.1.4系统的工程设计249

10.2干燥过程的控制系统设计252

10.2.1干燥过程的工艺要求252

10.2.2控制方案设计252

10.3电厂燃煤锅炉控制254

10.3.1电厂生产过程及控制要求254

10.3.2锅炉锅筒水位控制256

10.3.3锅炉燃烧过程控制258

10.3.4过热蒸汽温度控制系统262

10.3.5机炉协调控制263

10.4选煤过程控制264

10.4.1选煤生产过程及控制要求265

10.4.2跳汰机自动控制系统266

10.4.3重介质选煤监测与控制系统268

10.4.4真空过滤机液位控制系统271

10.5本章小结272

10.6习题272

附录274

附录A仪表分度表274

A.1铂铑10-铂热电偶分度表274

A.2镍铬-镍硅（镍铝）热电偶分度表274

A.3铂铑30-铂铑6热电偶分度表275

A.4工业铂热电阻分度表276

A.5工业铜热电阻分度表276

附录B常用监控软件介绍277

B.1iFIX组态软件279

B.2InTouch组态软件280

B.3组态王软件281

参考文献283