過程控制系統分析與設計

王義洋  遼寧科技學院電氣與自動化工程學院副教授。曾先後在東北大學自動化所任助教，北京鋼鐵設計研究總院電氣所任高級工程師/項目主管，項目經驗豐富。曾任通鋼三期煉鋼、唐鋼煉鋼工程改造、電弧爐及LF爐智能電極調節器研發等項目負責人。

 

目錄

第1章緒論

 

1．1過程控制的基本概念

 

1．2過程控制系統的發展

 

1．2．1基地式儀表控制系統

 

1．2．2單元組合式儀表控制系統

 

1．2．3計算機集中式數字控制系統

 

1．2．4集散控制系統

 

1．2．5現場總線控制系統

 

1．2．6計算機集成過程系統

 

1．3過程控制系統的特點

 

1．3．1多樣性

 

1．3．2復雜性

 

1．4過程控制系統的任務

 

1．5過程控制系統的組成

 

1．5．1被控對象

 

1．5．2檢測元件

 

1．5．3控制器

 

1．5．4執行器

 

1．6過程控制系統的分類

 

1．6．1按設定值劃分

 

1．6．2按系統結構特點劃分

 

1．7過程控制系統的性能指標

 

 

第2章過程參數的檢測與控制

 

2．1過程參數檢測概述

 

2．1．1基本概念

 

2．1．2檢測儀表工作特性

 

2．1．3測量誤差

 

2．2溫度測量儀表

 

2．2．1溫標

 

2．2．2溫度檢測

 

2．3壓力測量儀表

 

2．3．1壓力的概念

 

2．3．2壓力檢測的主要方法

 

2．4流量測量儀表

 

2．4．1流量的概念

 

2．4．2流量檢測

 

2．5物位測量儀表

 

2．5．1物位測量的主要方法

 

2．5．2典型物位測量儀表

 

2．6PID調節器

 

2．7過程控制儀表

 

 

第3章被控過程的數學模型

 

3．1解析法建立過程的數學模型

 

3．1．1解析法的基本概念

 

3．1．2解析法建模的步驟

 

3．1．3數學模型的建立

 

3．2測試法建立過程的數學模型

 

3．2．1階躍響應曲線法建模

 

3．2．2最小二乘法建模

 

 

第4章過程控制系統設計

 

4．1過程控制系統設計步驟

 

4．1．1設計基本要求

 

4．1．2設計基本內容

 

4．1．3設計基本步驟

 

4．1．4設計中需要註意的問題

 

4．2簡單控制系統設計概述

 

4．3確定操作變量與控制方案

 

4．3．1確定控制目標

 

4．3．2確定控制方案

 

4．4控制器選擇

 

4．5測量儀表和傳感器選擇

 

4．6調節器參數的整定

 

4．7過程控制系統工程設計

 

4．7．1工程設計的目的和主要內容

 

4．7．2工程設計的具體步驟

 

4．7．3控制系統的抗幹擾和接地設計

 

4．8單回路控制系統設計實例

 

 

第5章常用高性能過程控制系統

 

5．1串級控制系統

 

5．1．1串級控制系統的提出

 

5．1．2串級控制系統的組成

 

5．1．3串級控制系統的工作過程

 

5．1．4串級控制系統的分析

 

5．1．5串級控制系統的設計

 

5．1．6串級控制系統整定方法

 

5．1．7串級控制系統的應用舉例

 

5．2前饋控制系統

 

5．2．1前饋控制系統的基本概念

 

5．2．2前饋控制系統的特點及局限

 

5．2．3前饋反饋控制系統

 

5．3大滯後過程控制系統

 

5．3．1大滯後過程與常規控制方案

 

5．3．2大滯後過程的預估補償控制

 

 

第6章實現特殊要求的過程控制系統

 

6．1比值控制

 

6．1．1比值控制原理

 

6．1．2比值控制系統設計

 

6．1．3比值控制系統參數整定

 

6．2均勻控制

 

6．2．1均勻控制系統概述

 

6．2．2均勻控制系統的設計

 

6．3分程控制

 

6．3．1分程控制的概念

 

6．3．2分程控制系統的設計

 

6．3．3分程控制系統的應用

 

6．4自動選擇性控制

 

6．4．1自動選擇性控制概念

 

6．4．2系統的類型及工作過程

 

6．4．3自動選擇性控制系統的設計

 

 

第7章復雜過程控制系統

 

7．1多變量解耦控制系統

 

7．1．1耦合過程及其要解決的問題

 

7．1．2相對增益與相對增益矩陣

 

7．1．3解耦控制系統的設計

 

7．2適應過程參數變化的控制系統

 

7．2．1適應靜態增益變化的控制系統

 

7．2．2適應滯後時間變化的控制系統

 

7．2．3適應時間常數變化的控制系統

 

7．3推理控制系統

 

7．3．1推理控制系統的組成

 

7．3．2推理反饋控制系統

 

7．3．3輸出可測條件下的推理控制系統

 

7．4預測控制系統

 

7．4．1預測模型

 

7．4．2參考軌跡

 

7．4．3優化算法

 

7．5模糊控制

 

7．5．1模糊控制及其特點

 

7．5．2預備知識

 

7．5．3模糊控制的基本原理與控制

 

7．5．4模糊控制系統設計

 

 

第8章網絡化過程控制系統

 

8．1集散控制系統

 

8．1．1集散控制系統概述

 

8．1．2集散控制系統的遞階結構 

 

8．1．3集散控制系統的通信網絡

 

8．1．4集散控制系統的應用

 

8．2基於現場總線的控制系統

 

8．2．1現場總線的基本概念

 

8．2．2現場總線的標準

 

8．2．3基於現場總線的控制系統設計

 

8．3工業以太網

 

8．3．1工業以太網概述

 

8．3．2OPC技術

 

8．3．3PROFINET網絡

 

8．3．4EtherNet/IP網絡

 

8．3．5EtherCAT網絡

 

8．3．6POWERLINK網絡

 

8．3．7現代生產企業網絡結構

 

 

第9章典型生產過程控制

 

9．1火電廠鍋爐過程控制

 

9．2精餾塔過程控制

 

9．3電爐除塵過程控制

 

9．4機械真空泵過程控制

 

9．5棒材軋制過程控制

 

9．6棒材穿水冷卻控制

 

 

參考文獻