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第1章 概述1

1.1过程控制实验装置1

1.1.1被控对象2

1.1.2操作台3

1.1.3上位机9

1.2DCS控制系统11

1.2.1 DCS系统硬件11

1.2.2 DCS系统软件16

1.3仿真软件18

1.3.1 MATLAB简介18

1.3.2 Simulink简介22

1.4基于组态软件和OPC技术的数字仿真24

1.4.1组态软件简介25

1.4.2OPC技术简介28

1.4.3仿真实验原理31

1.4.4仿真实验步骤32

练习题48

第2章 基础实验49

2.1实验一：控制仪表调试49

2.2实验二：电动调节阀特性测试51

2.3实验三：交流变频调速装置的调试53

2.4实验四：锅炉进水流量定值调节仪表系统调试55

2.5实验五：并联管路压力定值调节仪表系统调试58

2.6实验六：锅炉液位定值调节仪表系统调试61

2.7实验七：DCS系统组态设计63

2.8实验八：基于OPC接口技术的组态设计66

2.9实验九：基于组态软件和OPC技术的调节阀特性测试68

练习题69

第3章 被控对象数学模型的测试70

3.1基本知识70

3.1.1被控过程传递函数的一般形式70

3.1.2建立过程数学模型的基本方法71

3.2物理仿真实验77

3.2.1实验一：自衡单容对象的数学模型测试77

3.2.2实验二：自衡双容对象的数学模型测试83

3.2.3实验三：非自衡单容对象的数学模型测试89

3.2.4实验四：非线性对象的数学模型测试93

3.3基于MATLAB的数字仿真实验95

3.3.1实验一：利用MATLAB根据作图法建立一阶系统数学模型95

3.3.2实验二：利用MATLAB根据计算法建立一阶系统数学模型97

3.3.3实验三：利用MATLAB根据计算法建立二阶系统数学模型99

3.4基于组态软件和OPC技术的数字仿真实验101

3.4.1实验一：双容对象的数学建模和模型测试101

3.4.2实验二：电加热水箱对象的数学建模和模型测试104

练习题108

第4章 简单控制系统实验110

4.1基本知识110

4.1.1简单控制系统的设计110

4.1.2简单控制系统的参数整定116

4.1.3简单控制系统的投运120

4.2物理仿真实验121

4.2.1实验一：单回路液位控制系统的实验121

4.2.2实验二：单回路流量控制系统的实验126

4.2.3实验三：单回路压力控制系统的实验130

4.2.4实验四：单回路温度控制系统的实验134

4.3基于MATLAB的数字仿真实验137

4.3.1实验一：利用MATLAB根据动态特性参数法对控制器参数整定137

4.3.2实验二：利用MATLAB根据稳定边界法对控制器参数整定140

4.3.3实验三：利用Simulink对PID控制器参数自整定142

4.4基于组态软件和OPC技术的数字仿真实验146

4.4.1实验一：单回路液位控制系统实验146

4.4.2实验二：单回路电加热水箱温度控制系统实验149

4.4.3实验三：单回路双容水箱液位控制系统实验151

练习题153

第5章 复杂控制系统实验155

5.1基本知识155

5.1.1串级控制系统155

5.1.2前馈控制系统160

5.1.3大迟延控制系统166

5.1.4比值控制系统168

5.1.5选择性控制系统174

5.1.6解耦控制系统176

5.2物理仿真实验180

5.2.1实验一：串级控制系统的实验180

5.2.2实验二：前馈-反馈控制系统的实验184

5.2.3实验三：比值控制系统的实验188

5.2.4实验四：解耦控制系统的设计191

5.3基于MATLAB的数字仿真实验193

5.3.1实验一：利用MATLAB/Simulink对串级控制系统进行仿真193

5.3.2实验二：利用MATLAB对前馈-反馈控制系统进行仿真200

5.3.3实验三：利用MATLAB对大时延补偿控制系统进行仿真202

5.3.4实验四：利用MATLAB对单闭环比值控制系统进行仿真204

5.3.5实验五：利用MATLAB对双闭环比值控制系统进行仿真206

5.3.6实验六：利用MATLAB对选择性控制系统进行仿真208

5.3.7实验七：利用MATLAB对多变量系统进行前馈解耦的仿真210

5.3.8实验八：利用MATLAB对多变量系统进行对角阵解耦的仿真212

5.4基于组态软件和OPC技术的数字仿真实验215

5.4.1实验一：电加热水箱温度与流量前馈-反馈控制实验215

5.4.2实验二：双容水箱液位串级控制系统实验218

5.4.3实验三：双闭环流量比值控制系统实验220

练习题222

第6章 综合型实验224

6.1锅炉给水对象的特点和分析224

6.2锅炉给水控制系统的设计225

6.2.1确定控制目标225

6.2.2确定控制方案226

6.2.3主副调节器的选型227

6.2.4实验模型的构造227

6.2.5给水控制系统的整定和投运230

6.3锅炉汽包给水系统的仿真实验研究231

6.3.1物理仿真实验231

6.3.2基于MATLAB的数字仿真实验238

6.3.3基于OPC接口技术和组态软件的仿真实验241

练习题244

第7章 设计型实验246

7.1广义被控对象的测试246

7.1.1调节阀流量特性测试实验246

7.1.2单容（一阶）对象的数学模型的测试实验248

7.1.3双容及三容对象的数学模型的测试实验252

7.2简单控制系统的设计254

7.2.1流量控制系统254

7.2.2压力控制系统256

7.2.3液位控制系统261

7.2.4温度控制系统270

7.3复杂控制系统的设计271

7.3.1串级控制系统271

7.3.2前馈控制系统274

7.3.3比值控制系统280

7.3.4均匀控制系统282

7.3.5解耦控制系统284

练习题288

参考文献290