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第1章 过程控制系统概述1

1.1 过程控制系统基本概念1

1.1.1 过程控制系统的组成及分类1

1.1.2 过程控制系统的发展概况3

1.2 过程控制系统方块图4

1.3 过程控制系统的过渡过程和品质指标4

1.3.1 过程控制系统的静态与动态4

1.3.2 过程控制系统的过渡过程5

1.3.3 过程控制系统的品质指标6

例题与解答7

1.3.4 影响控制系统过渡过程品质指标的主要因素8

1.4 管道及仪表流程图（P＆ID）9

1.4.1 图形符号9

1.4.2 字母代号10

1.4.3 仪表位号11

1.4.4 仪表符号实例11

本章小结12

思考题与习题13

第2章 过程控制系统的数学建模14

2.1 数学建模14

2.1.1 基本概念14

2.1.2 建立数学模型的目的14

2.1.3 过程数学模型的求取方法15

2.1.4 过程被控变量的选择16

2.1.5 过程输入变量的选择16

2.2 过程建模17

2.3 试验建模20

2.3.1 时域法建模21

2.3.2 矩形脉冲法22

2.4 描述对象特性的参数22

2.4.1 放大系数K22

2.4.2 时间常数T24

2.4.3 滞后时间τ26

例题与解答29

本章小结30

思考题与习题31

第3章 控制器和执行器32

3.1 控制器和执行器概述32

3.2 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响32

3.2.1 双位控制33

3.2.2 比例控制34

3.2.3 积分控制37

3.2.4 微分控制38

3.3 控制器41

3.3.1 模拟式调节器42

3.3.2 数字式调节器45

3.3.3 可编程序控制器47

3.3.4 虚拟调节仪表49

3.4 执行器49

3.4.1 执行器的构成49

3.4.2 执行器的分类及特点50

3.4.3 执行器的作用方式50

3.4.4 气动执行器50

例题与解答59

本章小结59

思考题与习题60

第4章 单回路控制系统61

4.1 单回路控制系统概述61

4.2 被控变量的选择62

4.3 操作变量的选择63

4.3.1 操作变量63

4.3.2 对象特性对选择操作变量的影响63

4.3.3 操作变量的选择原则64

4.4 测量元件及变送器特性的影响65

4.4.1 测量元件的时间常数65

4.4.2 测量元件的纯滞后65

4.4.3 信号的传送滞后66

4.4.4 克服变送器滞后特性的办法66

4.5 调节阀（执行器）的选择67

4.6 控制器控制规律的选择67

4.6.1 控制器控制规律的确定67

4.6.2 控制器正、反作用的确定69

4.7 控制器参数的工程整定70

4.7.1 临界比例度法71

4.7.2 衰减曲线法71

4.7.3 经验凑试法72

例题与解答73

本章小结76

思考题与习题76

第5章 复杂控制系统78

5.1 串级控制系统78

5.1.1 概述78

5.1.2 串级控制系统的工作过程80

5.1.3 串级控制系统的特点82

5.1.4 串级控制系统中副回路的确定82

5.1.5 主、副控制器控制规律及正、反作用的选择84

5.1.6 控制器参数的工程整定85

5.2 均匀控制系统86

5.2.1 均匀控制的目的86

5.2.2 均匀控制方案87

5.3 比值控制系统88

5.3.1 概述88

5.3.2 比值控制系统的类型89

5.4 前馈控制系统91

5.4.1 前馈控制系统及其特点91

5.4.2 前馈－反馈控制92

5.4.3 前馈控制的应用场合93

5.5 选择性控制系统93

5.5.1 基本概念93

5.5.2 选择性控制系统的类型94

5.5.3 积分饱和及其防止95

5.6 分程控制系统96

5.6.1 概述96

5.6.2 分程控制的应用场合97

5.6.3 分程控制中的几个问题99

例题与解答99

本章小结104

思考题与习题104

第6章 新型控制系统105

6.1 自适应控制系统105

6.1.1 变增益自适应控制系统106

6.1.2 模型参考自适应控制系统106

6.1.3 直接优化目标函数的自适应控制系统106

6.1.4 自校正控制系统106

6.2 预测控制系统107

6.2.1 预测控制的基本结构107

6.2.2 预测控制的特点及应用108

6.3 智能控制系统109

6.4 专家控制系统110

6.5 模糊控制系统111

6.6 神经元网络控制系统112

6.7 解耦控制系统114

6.8 其他新型控制系统和系统故障诊断116

6.8.1 推断控制116

6.8.2 鲁棒控制117

6.8.3 故障检测与故障诊断117

本章小结119

思考题与习题119

第7章 典型过程单元的控制方案121

7.1 流体输送设备的控制方案121

7.1.1 离心泵的控制方案121

7.1.2 往复泵的控制方案122

7.1.3 空气压缩机的控制方案123

7.1.4 离心式压缩机的防喘振控制124

7.2 传热设备的自动控制127

7.2.1 两侧均无相变化的换热器控制方案127

7.2.2 载热体进行冷凝的加热器自动控制129

7.2.3 冷却剂进行汽化的冷却自动控制131

7.3 精馏塔控制方案132

7.3.1 工艺要求132

7.3.2 精馏塔的干扰因素132

7.3.3 精馏塔的控制方案133

7.4 化学反应器的控制137

7.4.1 化学反应器的控制要求137

7.4.2 釜式反应器的温度自动控制137

7.4.3 固定床反应器的自动控制138

7.4.4 流化床反应器的自动控制139

7.5 工业锅炉的控制方案140

7.5.1 锅炉设备的控制要求140

7.5.2 锅炉汽包水位的控制141

7.5.3 锅炉燃烧过程的控制145

7.5.4 过热蒸汽温度控制146

例题与解答146

本章小结148

思考题与习题149

第8章 过程控制系统基本实训150

8.1 实训设备概述150

8.1.1 实验装置特点150

8.1.2 技术规格150

8.1.3 画面说明及操作说明151

8.1.4 装置使用注意事项154

8.2 简单过程控制系统155

8.3 复杂过程控制系统164

第9章 智能温度控制系统176

9.1 智能温度控制系统概述176

9.2 专家自整定温度控制器177

9.2.1 XMA5000的功能特点177

9.2.2 常规PID参数设置178

9.2.3 调节器面板接线180

9.3 温度传感器的选择与使用180

9.4 串口通信部分181

9.5 仪表使用注意事项183

第10章 小型电锅炉综合实训课题举例184

10.1 小型电锅炉过程控制课程设计184

10.1.1 课程设计的性质、地位和任务184

10.1.2 课程设计目标184

10.1.3 时间分配185

10.1.4 考核方式和成绩评定标准185

10.1.5 课程设计参考选题与要求185

10.1.6 参考文献187

课程设计任务书187

10.2 小型电锅炉过程控制综合实训189

10.2.1 实训的目的、任务和要求189

10.2.2 实训的教学要求189

10.2.3 实训的内容189

10.2.4 实习进程计划189

10.2.5 实习纪律要求190

10.2.6 实习报告要求190

10.2.7 实习考核190

综合实训示例190

10.3 课程设计报告书写格式191

10.3.1 设计报告的组成191

10.3.2 版式说明192

附录194

附录1 拉氏变换对照194

附录2 被测变量及仪表组合功能示例195

附录3 工艺流程图上设备和机器图例符号196

附录4 工艺流程图上的物料代号198

附录5 工艺流程图上管道、管件、阀门及附件图例198

附录6 控制阀气开、气关形式选择参考199

参考文献200