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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 开环与闭环的概念2

1.2.1 开环控制系统2

1.2.2 闭环控制系统3

1.3 过程控制系统的组成4

1.4 过程控制系统的分类和品质指标6

1.4.1 过程控制系统的分类6

1.4.2 过程控制系统的过渡过程7

1.4.3 过程控制系统的品质指标8

1.5 过程控制系统的特点与要求9

1.5.1 过程控制系统的特点9

1.5.2 过程控制系统的要求10

1.6 MATLAB软件11

1.6.1 MATLAB界面简介11

1.6.2 MATLAB软件的基本概念及操作12

1.6.3 MATLAB软件在控制系统中的应用实例14

1.7 课程定位与学习方法15

思考题与习题15

第2章 自动控制基本原理17

2.1 自动控制系统的数学模型17

2.1.1 微分方程17

2.1.2 传递函数18

2.1.3 系统框图23

2.1.4 典型环节的传递函数和功能框24

2.1.5 框图的变换与化简27

2.1.6 用MATLAB实现系统模型的连接29

2.2 典型被控对象的特性及建模30

2.2.1 单容对象的特性及建模30

2.2.2 双容对象的特性及建模32

2.2.3 时滞对象的特性及建模33

2.2.4 实验法建立被控对象的数学模型34

2.3 自动控制系统的基本分析方法35

2.3.1 时域分析法35

2.3.2 频率特性法45

2.4 MATLAB的仿真软件Simulink及其应用57

2.4.1 Simulink仿真软件简介57

2.4.2 用Simulink建立系统模型及仿真59

2.5 实训62

2.5.1 MATLAB仿真简单操作62

2.5.2 单容自衡水箱液位特性的测试63

思考题与习题64

第3章 控制规律68

3.1 控制系统的校正68

3.1.1 校正的概念68

3.1.2 校正的方式68

3.1.3 常用校正装置69

3.1.4 校正应用举例69

3.2 位式控制72

3.3 比例控制73

3.3.1 比例控制规律及其特点73

3.3.2 比例度74

3.3.3 比例度对过渡过程的影响74

3.4 积分控制75

3.4.1 积分控制规律及其特点75

3.4.2 比例积分控制规律与积分时间76

3.4.3 积分时间对系统过渡过程的影响78

3.5 微分控制78

3.5.1 微分控制规律及其特点78

3.5.2 比例微分控制规律及微分时间79

3.5.3 比例微分控制系统的过渡过程80

3.6 比例积分微分控制80

3.7 控制系统Simulink辅助设计分析81

3.8 实训Simulink仿真实验85

思考题与习题85

第4章 过程参数检测与变送87

4.1 过程参数检测仪表概述87

4.1.1 传感器与变送器87

4.1.2 检测仪表的信号制与传输方式88

4.1.3 误差的概念及表述90

4.1.4 变送器的量程调整、零点调整和零点迁移92

4.1.5 检测仪表的分类93

4.2 温度检测仪表94

4.2.1 概述95

4.2.2 热电偶96

4.2.3 热电阻101

4.2.4 温度变送器103

4.2.5 温度测量仪表的选择和安装103

4.3 压力检测仪表105

4.3.1 概述106

4.3.2 压力计108

4.3.3 压力传感器109

4.3.4 压力变送器111

4.3.5 压力计的选择与安装113

4.4 流量检测仪表114

4.4.1 概述115

4.4.2 差压式流量计116

4.4.3 转子流量计118

4.4.4 其他流量计120

4.4.5 流量检测仪表的选择123

4.5 物位检测仪表124

4.5.1 概述124

4.5.2 差压式液位计125

4.5.3 其他物位检测仪表126

4.6 实训129

4.6.1 压力变送器的认识与调校129

4.6.2 认识涡轮流量计130

思考题与习题131

第5章 过程控制装置132

5.1 控制器132

5.1.1 基地式调节器和自力式调节器132

5.1.2 电动单元式调节器134

5.1.3 数字式控制器138

5.2 执行器144

5.2.1 气动执行器145

5.2.2 电动执行器152

5.3 其他辅助仪表158

5.3.1 电-气转换器158

5.3.2 阀门定位器159

5.3.3 安全火花防爆系统及安全栅160

5.4 实训166

5.4.1 DDZ-Ⅲ型基型调节器的认识及调校166

5.4.2 AI系列人工智能调节仪的认识及参数设置168

5.4.3 电动调节阀特性测试171

思考题与习题172

第6章 过程控制系统173

6.1 过程控制系统工艺流程图的绘制173

6.1.1 识图基础174

6.1.2 识图练习178

6.2 简单控制系统179

6.2.1 简单控制系统的组成179

6.2.2 过程控制系统的设计概念180

6.2.3 简单控制系统控制方案的设计181

6.2.4 简单控制系统的投运和控制器参数的工程整定184

6.3 复杂控制系统188

6.3.1 串级控制系统188

6.3.2 均匀控制系统192

6.3.3 比值控制系统194

6.3.4 前馈控制系统195

6.3.5 其他控制系统197

6.4 典型单元控制方案的分析与设计200

6.4.1 流体输送设备的控制方案200

6.4.2 传热设备的控制方案203

6.4.3 精馏塔的控制方案207

6.4.4 反应器的控制方案209

6.5 实训211

6.5.1 单容水箱液位定值控制系统211

6.5.2 水箱液位串级控制系统213

思考题与习题215

第7章 过程计算机控制系统217

7.1 计算机控制系统概述217

7.1.1 计算机控制简述217

7.1.2 计算机控制系统的分类218

7.2 集散控制系统220

7.2.1 集散控制系统的基本概念220

7.2.2 集散控制系统的结构221

7.2.3 HOLLiAS-MACS集散控制系统223

7.3 现场总线控制系统238

7.3.1 现场总线控制系统概述238

7.3.2 几种主要现场总线简介241

7.3.3 现场总线系统246

7.4 实训252

7.4.1 单闭环流量定值DCS控制252

7.4.2 水箱液位PROFIBUS开环控制254

思考题与习题256

附录258

附录A S型热电偶分度表258

附录B K型热电偶分度表258

参考文献260