過程控制與集散系統(tǒng)

第1章 概述(1)
1.1 過程控制的任務(1)
1.2 過程控制系統(tǒng)的組成與特點(2)
1.2.1 過程控制系統(tǒng)組成(2)
1.2.2 過程控制系統(tǒng)特點(3)
1.3 過程控制系統(tǒng)的性能指標(4)
1.4 過程控制的進展(5)
1.4.1 過程控制裝置進展(5)
1.4.2 過程控制策略與算法的進展(6)
本章小結(6)
習題(7)
第2章 過程控制系統(tǒng)建模方法(8)
2.1 過程控制系統(tǒng)建模概念(8)
2.1.1 建模概念(8)
2.1.2 過程控制系統(tǒng)建模的兩種基本方法(9)
2.2 機理建模方法(10)
2.2.1 單容對象的傳遞函數(shù)(10)
2.2.2 具有純延遲的單容對象特性(12)
2.2.3 無自平衡能力的單容對象特性(13)
2.2.4 多容對象的動態(tài)特性(13)
2.3 測試建模方法(16)
2.3.1 對象特性的實驗測定方法(16)
2.3.2 測定動態(tài)特性的時域法(17)
2.3.3 測定動態(tài)特性的頻域法(22)
2.3.4 測定動態(tài)特性的統(tǒng)計相關法(24)
2.3.5 最小二乘法(31)
本章小結(34)
習題(35)
第3章 過程控制系統(tǒng)設計(38)
3.1 過程控制系統(tǒng)設計步驟(38)
3.2 確定控制變量與控制方案(38)
3.2.1 確定控制目標(38)
3.2.2 確定控制方案(39)
3.3 過程控制系統(tǒng)硬件選擇(40)
3.3.1 控制裝置(40)
3.3.2 測量儀表和傳感器的選型原則(40)
3.4 節(jié)流元件計算(40)
3.4.1 流量計算有關的基本概念(40)
3.4.2 流量計類型(42)
3.4.3 節(jié)流元件(42)
3.5 調(diào)節(jié)閥選擇(46)
3.5.1 調(diào)節(jié)閥計算基礎(46)
3.5.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性(50)
3.5.3 調(diào)節(jié)閥口徑計算(53)
3.6 計算舉例(58)
3.6.1 角接取壓標準孔板計算(59)
3.6.2 蝶閥計算(61)
本章小結(62)
習題(63)
第4章 PID調(diào)節(jié)原理(64)
4.1 PID控制概述(64)
4.2 比例調(diào)節(jié)(P調(diào)節(jié))(65)
4.2.1 比例調(diào)節(jié)的動作規(guī)律和比例帶(65)
4.2.2 比例調(diào)節(jié)的特點——有差調(diào)節(jié)(66)
4.2.3 比例帶對于調(diào)節(jié)過程的影響(67)
4.3 積分調(diào)節(jié)(I調(diào)節(jié))(67)
4.3.1 積分調(diào)節(jié)規(guī)律和積分速度(67)
4.3.2 積分調(diào)節(jié)的特點——無差調(diào)節(jié)(68)
4.3.3 積分速度對于調(diào)節(jié)過程的影響(69)
4.4 微分調(diào)節(jié)(D調(diào)節(jié))(69)
4.5 比例積分微分調(diào)節(jié)(PID調(diào)節(jié))(70)
4.5.1 比例積分(PI)調(diào)節(jié)(70)
4.5.2 比例微分(PD)調(diào)節(jié)(73)
4.5.3 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律及其基本特征(75)
4.6 數(shù)字PID控制(77)
4.6.1 數(shù)字PID控制算法(77)
4.6.2 改進的數(shù)字PID算法(79)
4.7 PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)工程整定(81)
4.7.1 PID參數(shù)整定的基本原則(81)
4.7.2 PID參數(shù)的工程整定方法(83)
4.7.3 PID參數(shù)的自整定方法(89)
4.7.4 數(shù)字PID參數(shù)的整定(90)
4.8 智能PID控制方法(91)
4.8.1 模糊PID控制(92)
4.8.2 神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制(92)
4.8.3 專家智能自整定PID控制(94)
本章小結(94)
習題(95)
第5章 串級控制(97)
5.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理和結構(97)
5.2 串級控制系統(tǒng)的分析(98)
5.2.1 串級控制系統(tǒng)的特點(98)
5.2.2 分析實例(102)
5.3 串級控制系統(tǒng)的設計(103)
5.3.1 主、副回路的設計原則(103)
5.3.2 主、副控制器的選型(104)
5.3.3 主、副控制器正、反作用的選擇(105)
5.3.4 串級控制系統(tǒng)的整定(105)
5.4 串級控制系統(tǒng)應用舉例(107)
本章小結(109)
習題(110)
第6章 特殊控制方法(111)
6.1 比值控制系統(tǒng)(111)
6.1.1 比值控制系統(tǒng)的基本概念(111)
6.1.2 比值控制系統(tǒng)的分析(111)
6.1.3 比值控制系統(tǒng)設計(114)
6.1.4 比值控制系統(tǒng)的實施(115)
6.1.5 比值控制系統(tǒng)的整定(119)
6.1.6 比值控制系統(tǒng)中的若干問題(120)
6.2 均勻控制系統(tǒng)(122)
6.2.1 均勻控制的概念(122)
6.2.2 均勻控制系統(tǒng)的結構形式(123)
6.2.3 控制器的參數(shù)整定(125)
6.3 分程控制系統(tǒng)(126)
6.3.1 基本概念(126)
6.3.2 分程控制的應用(127)
6.3.3 分程閥總流量特性的改善(129)
6.4 選擇性控制系統(tǒng)(131)
6.4.1 基本概念(131)
6.4.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應用(132)
6.4.3 選擇性控制系統(tǒng)的設計(135)
6.4.4 積分飽和及其防止措施(135)
6.5 閥位控制系統(tǒng)(136)
6.5.1 基本概念(136)
6.5.2 閥位控制系統(tǒng)的應用(137)
6.5.3 閥位控制系統(tǒng)的設計與整定(138)
本章小結(139)
習題(139)
第7章 補償控制(141)
7.1 補償控制的基本原理與結構(141)
7.2 前饋控制系統(tǒng)(141)
7.2.1 前饋控制系統(tǒng)的概念(141)
7.2.2 前饋控制系統(tǒng)的基本結構(143)
7.3 大遲延過程系統(tǒng)(146)
7.3.1 延遲對系統(tǒng)品質的影響(146)
7.3.2 Smith預估器(146)
7.3.3 大林(Dahlin)算法(150)
本章小結(155)
習題(155)
第8章 關聯(lián)分析與解耦控制(157)
8.1 控制回路間的關聯(lián)(157)
8.1.1 控制回路間的耦合(157)
8.1.2 被控對象的典型耦合結構(158)
8.1.3 耦合程度分析方法(159)
8.2 相對增益矩陣(160)
8.2.1 相對增益矩陣的定義(160)
8.2.2 相對增益的計算(161)
8.2.3 第二放大系數(shù)qij的直接計算法(162)
8.2.4 相對增益矩陣的特性(163)
8.3 減少及消除耦合的方法(165)
8.4 解耦控制系統(tǒng)設計(167)
8.4.1 前饋補償解耦法(167)
8.4.2 反饋解耦法(168)
8.4.3 對角陣解耦法(169)
8.4.4 單位陣解耦法(171)
本章小結(172)
習題(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 模糊控制系統(tǒng)(175)
9.2 模糊集合的基本概念(176)
9.2.1 模糊集合(176)
9.2.2 模糊集的基本運算(177)
9.3 模糊關系(179)
9.3.1 普通關系(180)
9.3.2 模糊關系(180)
9.3.3 模糊變換(182)
9.3.4 模糊決策(183)
9.4 模糊推理(184)
9.4.1 模糊邏輯(184)
9.4.2 模糊語言算子(184)
9.4.3 模糊推理(186)
9.5 模糊控制器原理及設計(188)
9.5.1 模糊控制系統(tǒng)的組成(188)
9.5.2 模糊控制原理(188)
9.5.3 模糊控制系統(tǒng)設計(189)
9.6 工業(yè)電阻爐溫度模糊控制系統(tǒng)(200)
9.6.1 系統(tǒng)簡介(200)
9.6.2 電阻爐溫度模糊控制器設計(201)
9.6.3 控制效果(203)
本章小結(204)
習題(204)
第10章 預測控制(206)
10.1 模型預測控制的基本原理(206)
10.2 動態(tài)矩陣控制DMC(207)
10.2.1 預測模型(207)
10.2.2 滾動優(yōu)化(208)
10.2.3 反饋校正(209)
10.2.4 算法實現(xiàn)(211)
10.2.5 參數(shù)選擇(212)
10.2.6 DMC的主要特征和優(yōu)點(214)
10.3 模型算法控制MAC(214)
10.3.1 具有簡易性能指標的MAC算法(214)
10.3.2 具有一般性能指標的MAC算法(218)
10.3.3 算法實現(xiàn)(220)
10.3.4 MAC的主要特征和優(yōu)點(221)
10.4 廣義預測控制算法(222)
10.4.1 廣義預測控制基本理論(222)
10.4.2 基于Toeplitz預測方程的廣義預測控制算法(229)
本章小節(jié)(232)
習題(233)
第11章 先進控制(234)
11.1 自適應控制(234)
11.1.1 自適應控制概述(234)
11.1.2 模型參考自適應控制(234)
11.1.3 自校正控制(238)
11.2 智能控制(246)
11.2.1 智能控制基礎(246)
11.2.2 智能控制的理論結構(246)
11.2.3 遞階控制(247)
11.2.4 基于知識的專家控制(250)
11.2.5 仿人智能控制(252)
11.2.6 神經(jīng)控制(254)
11.3 魯棒控制(259)
11.3.1 基本概念(259)
11.3.2 H∞優(yōu)化與魯棒控制(260)
11.3.3 標準H∞控制(261)
11.3.4 H∞控制的求解(262)
本章小節(jié)(267)
習題(267)
第12章 集散控制系統(tǒng)(268)
12.1 集散控制系統(tǒng)概論(268)
12.1.1 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生(268)
12.1.2 集散控制系統(tǒng)的結構(270)
12.1.3 集散控制系統(tǒng)的特點(272)
12.1.4 集散控制系統(tǒng)的分散方式(274)
12.1.5 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展(275)
12.2 集散系統(tǒng)的通信技術及體系結構(279)
12.2.1 數(shù)據(jù)通信原理(280)
12.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結構(287)
12.2.3 通信協(xié)議(290)
12.3 和利時MACS系統(tǒng)(295)
12.3.1 MACS組態(tài)原理(295)
12.3.2 應用系統(tǒng)組態(tài)(303)
12.4 國產(chǎn)集散系統(tǒng)——HS2000(306)
12.4.1 HS2000系統(tǒng)的基本特點(306)
12.4.2 HS2000系統(tǒng)的基本組成(306)
12.4.3 HS2000系統(tǒng)的硬件配置(308)
12.4.4 HS2000系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站配置(309)
12.4.5 HS2000系統(tǒng)的軟件組態(tài)(311)
12.5 HS2000 DCS工程建立步驟(313)
12.5.1 工程分析(313)
12.5.2 工程建立(313)
12.5.3 定義設備組態(tài)工具(316)
12.6 和利時MACS集散系統(tǒng)在工業(yè)鍋爐中的應用(318)
12.6.1 概述(318)
12.6.2 硬件配置(319)
12.6.3 控制系統(tǒng)簡介(319)
12.6.4 DCS控制系統(tǒng)軟件設計(320)
12.6.5 系統(tǒng)組成(321)
12.6.6 系統(tǒng)調(diào)試(323)
12.6.7 結語(323)
12.7 大型集散控制系統(tǒng)——TDC3000(324)
12.7.1 TDC3000系統(tǒng)的結構特性(324)
12.7.2 TDC3000系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制(326)
12.7.3 TDC3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)(334)
本章小結(339)
習題(340)
附錄 DCS課程設計任務書(342)
參考文獻(345)