书 名: 过程控制与集散系统

作　者：方康玲

出版社： 电子工业出版社

出版时间： 2009

ISBN: 9787121079221

开本： 16

定价: 35.00 元

《过程控制与集散系统》从基本概念出发，深入浅出地阐述了过程控制系统的本质与特点，同时配合大量的套用实例，力图使学生掌握过程控制系统分析、设计和最佳化的基本原理和方法。为了方便教师教学，《过程控制与集散系统》配有免费电子教学课件。

《过程控制与集散系统》可作为普通高等学校自动化类专业本科及研究生“过程控制系统”课程的教材和教学参考书，也可作为有关工程技术人员的自学教材和参考资料。

方康玲，女，1945年生，武汉科技大学信息科学与工程学院教授、博士生导师。现任中国自动化学会智慧型自动化专业委员会委员、中国人工智慧学会智慧型控制与智慧型管理专业委员会委员、湖北省自动化学会副理事长。长期从事过程控制、智慧型信息处理以及相关信息技术研究。主持和参与完成科研项目40多项，包括国家科技攻关项目1项、863项目1项、国家自然科学基金项目2项，省级基金项目7项，获省科技进步二等奖4项。在国内外主要期刊和会议上公开发表论文60余篇，其中被三大检索SCI、EI和ISTP检索20多篇。

第1章概述(1)

1.1过程控制的任务(1)

1.2过程控制系统的组成与特点(2)

1.2.1过程控制系统组成(2)

1.2.2过程控制系统特点(3)

1.3过程控制系统的性能指标(4)

1.4过程控制的进展(5)

1.4.1过程控制装置进展(5)

1.4.2过程控制策略与算法的进展(6)

本章小结(6)

习题(7)

第2章过程控制系统建模方法(8)

2.1过程控制系统建模概念(8)

2.1.1建模概念(8)

2.1.2过程控制系统建模的两种基本方法(9)

2.2机理建模方法(10)

2.2.1单容对象的传递函式(10)

2.2.2具有纯延迟的单容对象特性(12)

2.2.3无自平衡能力的单容对象特性(13)

2.2.4多容对象的动态特性(13)

2.3测试建模方法(16)

2.3.1对象特性的实验测定方法(16)

2.3.2测定动态特性的时域法(17)

2.3.3测定动态特性的频域法(22)

2.3.4测定动态特性的统计相关法(24)

2.3.5最小二乘法(31)

本章小结(34)

习题(35)

第3章过程控制系统设计(38)

3.1过程控制系统设计步骤(38)

3.2确定控制变数与控制方案(38)

3.2.1确定控制目标(38)

3.2.2确定控制方案(39)

3.3过程控制系统硬体选择(40)

3.3.1控制装置(40)

3.3.2测量仪表和感测器的选型原则(40)

3.4节流元件计算(40)

3.4.1流量计算有关的基本概念(40)

3.4.2流量计类型(42)

3.4.3节流元件(42)

3.5调节阀选择(46)

3.5.1调节阀计算基础(46)

3.5.2调节阀的流量特性(50)

3.5.3调节阀口径计算(53)

3.6计算举例(58)

3.6.1角接取压标準孔板计算(59)

3.6.2蝶阀计算(61)

本章小结(62)

习题(63)

第4章PID调节原理(64)

4.1PID控制概述(64)

4.2比例调节(P调节)(65)

4.2.1比例调节的动作规律和比例带(65)

4.2.2比例调节的特点——有差调节(66)

4.2.3比例带对于调节过程的影响(67)

4.3积分调节(I调节)(67)

4.3.1积分调节规律和积分速度(67)

4.3.2积分调节的特点——无差调节(68)

4.3.3积分速度对于调节过程的影响(69)

4.4微分调节(D调节)(69)

4.5比例积分微分调节(PID调节)(70)

4.5.1比例积分(PI)调节(70)

4.5.2比例微分(PD)调节(73)

4.5.3比例积分微分调节规律及其基本特徵(75)

4.6数字PID控制(77)

4.6.1数字PID控制算法(77)

4.6.2改进的数字PID算法(79)

4.7PID调节器的参数工程整定(81)

4.7.1PID参数整定的基本原则(81)

4.7.2PID参数的工程整定方法(83)

4.7.3PID参数的自整定方法(89)

4.7.4数字PID参数的整定(90)

4.8智慧型PID控制方法(91)

4.8.1模糊PID控制(92)

4.8.2神经网路PID控制(92)

4.8.3专家智慧型自整定PID控制(94)

本章小结(94)

习题(95)

第5章串级控制(97)

5.1串级控制系统的基本原理和结构(97)

5.2串级控制系统的分析(98)

5.2.1串级控制系统的特点(98)

5.2.2分析实例(102)

5.3串级控制系统的设计(103)

5.3.1主、副迴路的设计原则(103)

5.3.2主、副控制器的选型(104)

5.3.3主、副控制器正、反作用的选择(105)

5.3.4串级控制系统的整定(105)

5.4串级控制系统套用举例(107)

本章小结(109)

习题(110)

第6章特殊控制方法(111)

6.1比值控制系统(111)

6.1.1比值控制系统的基本概念(111)

6.1.2比值控制系统的分析(111)

6.1.3比值控制系统设计(114)

6.1.4比值控制系统的实施(115)

6.1.5比值控制系统的整定(119)

6.1.6比值控制系统中的若干问题(120)

6.2均匀控制系统(122)

6.2.1均匀控制的概念(122)

6.2.2均匀控制系统的结构形式(123)

6.2.3控制器的参数整定(125)

6.3分程控制系统(126)

6.3.1基本概念(126)

6.3.2分程控制的套用(127)

6.3.3分程阀总流量特性的改善(129)

6.4选择性控制系统(131)

6.4.1基本概念(131)

6.4.2选择性控制系统的类型及套用(132)

6.4.3选择性控制系统的设计(135)

6.4.4积分饱和及其防止措施(135)

6.5阀位控制系统(136)

6.5.1基本概念(136)

6.5.2阀位控制系统的套用(137)

6.5.3阀位控制系统的设计与整定(138)

本章小结(139)

习题(139)

第7章补偿控制(141)

7.1补偿控制的基本原理与结构(141)

7.2前馈控制系统(141)

7.2.1前馈控制系统的概念(141)

7.2.2前馈控制系统的基本结构(143)

7.3大迟延过程系统(146)

7.3.1延迟对系统品质的影响(146)

7.3.2Smith预估器(146)

7.3.3大林(Dahlin)算法(150)

本章小结(155)

习题(155)

第8章关联分析与解耦控制(157)

8.1控制迴路间的关联(157)

8.1.1控制迴路间的耦合(157)

8.1.2被控对象的典型耦合结构(158)

8.1.3耦合程度分析方法(159)

8.2相对增益矩阵(160)

8.2.1相对增益矩阵的定义(160)

8.2.2相对增益的计算(161)

8.2.3第二放大係数qij的直接计算法(162)

8.2.4相对增益矩阵的特性(163)

8.3减少及消除耦合的方法(165)

8.4解耦控制系统设计(167)

8.4.1前馈补偿解耦法(167)

8.4.2反馈解耦法(168)

8.4.3对角阵解耦法(169)

8.4.4单位阵解耦法(171)

本章小结(172)

习题(173)

第9章模糊控制(175)

9.1概述(175)

9.1.1模糊的基本概念(175)

9.1.2模糊控制系统(175)

9.2模糊集合的基本概念(176)

9.2.1模糊集合(176)

9.2.2模糊集的基本运算(177)

9.3模糊关係(179)

9.3.1普通关係(180)

9.3.2模糊关係(180)

9.3.3模糊变换(182)

9.3.4模糊决策(183)

9.4模糊推理(184)

9.4.1模糊逻辑(184)

9.4.2模糊语言运算元(184)

9.4.3模糊推理(186)

9.5模糊控制器原理及设计(188)

9.5.1模糊控制系统的组成(188)

9.5.2模糊控制原理(188)

9.5.3模糊控制系统设计(189)

9.6工业电阻炉温度模糊控制系统(200)

9.6.1系统简介(200)

9.6.2电阻炉温度模糊控制器设计(201)

9.6.3控制效果(203)

本章小结(204)

习题(204)

第10章预测控制(206)

10.1模型预测控制的基本原理(206)

10.2动态矩阵控制DMC(207)

10.2.1预测模型(207)

10.2.2滚动最佳化(208)

10.2.3反馈校正(209)

10.2.4算法实现(211)

10.2.5参数选择(212)

10.2.6DMC的主要特徵和优点(214)

10.3模型算法控制MAC(214)

10.3.1具有简易性能指标的MAC算法(214)

10.3.2具有一般性能指标的MAC算法(218)

10.3.3算法实现(220)

10.3.4MAC的主要特徵和优点(221)

10.4广义预测控制算法(222)

10.4.1广义预测控制基本理论(222)

10.4.2基于Toeplitz预测方程的广义预测控制算法(229)

本章小节(232)

习题(233)

第11章先进控制(234)

11.1自适应控制(234)

11.1.1自适应控制概述(234)

11.1.2模型参考自适应控制(234)

11.1.3自校正控制(238)

11.2智慧型控制(246)

11.2.1智慧型控制基础(246)

11.2.2智慧型控制的理论结构(246)

11.2.3递阶控制(247)

11.2.4基于知识的专家控制(250)

11.2.5仿人智慧型控制(252)

11.2.6神经控制(254)

11.3鲁棒控制(259)

11.3.1基本概念(259)

11.3.2H∞最佳化与鲁棒控制(260)

11.3.3标準H∞控制(261)

11.3.4H∞控制的求解(262)

本章小节(267)

习题(267)

第12章集散控制系统(268)

12.1集散控制系统概论(268)

12.1.1集散控制系统的产生(268)

12.1.2集散控制系统的结构(270)

12.1.3集散控制系统的特点(272)

12.1.4集散控制系统的分散方式(274)

12.1.5集散控制系统的发展(275)

12.2集散系统的通信技术及体系结构(279)

12.2.1数据通信原理(280)

12.2.2数据通信系统结构(287)

12.2.3通信协定(290)

12.3和利时MACS系统(295)

12.3.1MACS组态原理(295)

12.3.2套用系统组态(303)

12.4国产集散系统——HS2000(306)

12.4.1HS2000系统的基本特点(306)

12.4.2HS2000系统的基本组成(306)

12.4.3HS2000系统的硬体配置(308)

12.4.4HS2000系统的现场控制站配置(309)

12.4.5HS2000系统的软体组态(311)

12.5HS2000DCS工程建立步骤(313)

12.5.1工程分析(313)

12.5.2工程建立(313)

12.5.3定义设备组态工具(316)

12.6和利时MACS集散系统在工业锅炉中的套用(318)

12.6.1概述(318)

12.6.2硬体配置(319)

12.6.3控制系统简介(319)

12.6.4DCS控制系统软体设计(320)

12.6.5系统组成(321)

12.6.6系统调试(323)

12.6.7结语(323)

12.7大型集散控制系统——TDC3000(324)

12.7.1TDC3000系统的结构特性(324)

12.7.2TDC3000系统的数据採集和控制(326)

12.7.3TDC3000系统的软体组态(334)

本章小结(339)

习题(340)

附录DCS课程设计任务书(342)

参考文献(345)

……