過程式控制制與集散系統

書 名: 過程式控制制與集散系統

作　者：方康玲

出版社：電子工業出版社

出版時間： 2009

ISBN: 9787121079221

開本： 16

定價: 35.00 元

《過程式控制制與集散系統》從基本概念出發，深入淺出地闡述了過程式控制制系統的本質與特點，同時配合大量的應用實例，力圖使學生掌握過程式控制制系統分析、設計和優化的基本原理和方法。為了方便教師教學，《過程式控制制與集散系統》配有免費電子教學課件。

《過程式控制制與集散系統》可作為普通高等學校自動化類專業本科及研究生“過程式控制制系統”課程的教材和教學參考書，也可作為有關工程技術人員的自學教材和參考資料。

方康玲，女，1945年生，武漢科技大學信息科學與工程學院教授、博士生導師。現任中國自動化學會智能自動化專業委員會委員、中國人工智慧學會智能控制與智能管理專業委員會委員、湖北省自動化學會副理事長。長期從事過程式控制制、智能信息處理以及相關信息技術研究。主持和參與完成科研項目40多項，包括國家科技攻關項目1項、863項目1項、國家自然科學基金項目2項，省級基金項目7項，獲省科技進步二等獎4項。在國內外主要期刊和會議上公開發表論文60餘篇，其中被三大檢索SCI、EI和ISTP檢索20多篇。

第1章概述(1)

1.1過程式控制制的任務(1)

1.2過程式控制制系統的組成與特點(2)

1.2.1過程式控制制系統組成(2)

1.2.2過程式控制制系統特點(3)

1.3過程式控制制系統的性能指標(4)

1.4過程式控制制的進展(5)

1.4.1過程式控制制裝置進展(5)

1.4.2過程式控制制策略與演演算法的進展(6)

本章小結(6)

習題(7)

第2章過程式控制制系統建模方法(8)

2.1過程式控制制系統建模概念(8)

2.1.1建模概念(8)

2.1.2過程式控制制系統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(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測定動態特性的時域法(17)

2.3.3測定動態特性的頻域法(22)

2.3.4測定動態特性的統計相關法(24)

2.3.5最小二乘法(31)

本章小結(34)

習題(35)

第3章過程式控制制系統設計(38)

3.1過程式控制制系統設計步驟(38)

3.2確定控制變數與控制方案(38)

3.2.1確定控制目標(38)

3.2.2確定控制方案(39)

3.3過程式控制制系統硬體選擇(40)

3.3.1控制裝置(40)

3.3.2測量儀錶和感測器的選型原則(40)

3.4節流元件計算(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節流元件(42)

3.5調節閥選擇(46)

3.5.1調節閥計算基礎(46)

3.5.2調節閥的流量特性(50)

3.5.3調節閥口徑計算(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調節原理(64)

4.1PID控制概述(64)

4.2比例調節(P調節)(65)

4.2.1比例調節的動作規律和比例帶(65)

4.2.2比例調節的特點——有差調節(66)

4.2.3比例帶對於調節過程的影響(67)

4.3積分調節(I調節)(67)

4.3.1積分調節規律和積分速度(67)

4.3.2積分調節的特點——無差調節(68)

4.3.3積分速度對於調節過程的影響(69)

4.4微分調節(D調節)(69)

4.5比例積分微分調節(PID調節)(70)

4.5.1比例積分(PI)調節(70)

4.5.2比例微分(PD)調節(73)

4.5.3比例積分微分調節規律及其基本特徵(75)

4.6數字PID控制(77)

4.6.1數字PID控制演演算法(77)

4.6.2改進的數字PID演演算法(79)

4.7PID調節器的參數工程整定(81)

4.7.1PID參數整定的基本原則(81)

4.7.2PID參數的工程整定方法(83)

4.7.3PID參數的自整定方法(89)

4.7.4數字PID參數的整定(90)

4.8智能PID控制方法(91)

4.8.1模糊PID控制(92)

4.8.2神經網路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串級控制系統的基本原理和結構(97)

5.2串級控制系統的分析(98)

5.2.1串級控制系統的特點(98)

5.2.2分析實例(102)

5.3串級控制系統的設計(103)

5.3.1主、副迴路的設計原則(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串級控制系統的整定(105)

5.4串級控制系統應用舉例(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(111)

6.1.1比值控制系統的基本概念(111)

6.1.2比值控制系統的分析(111)

6.1.3比值控制系統設計(114)

6.1.4比值控制系統的實施(115)

6.1.5比值控制系統的整定(119)

6.1.6比值控制系統中的若干問題(120)

6.2均勻控制系統(122)

6.2.1均勻控制的概念(122)

6.2.2均勻控制系統的結構形式(123)

6.2.3控制器的參數整定(125)

6.3分程式控制制系統(126)

6.3.1基本概念(126)

6.3.2分程式控制制的應用(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(131)

6.4.1基本概念(131)

6.4.2選擇性控制系統的類型及應用(132)

6.4.3選擇性控制系統的設計(135)

6.4.4積分飽和及其防止措施(135)

6.5閥位控制系統(136)

6.5.1基本概念(136)

6.5.2閥位控制系統的應用(137)

6.5.3閥位控制系統的設計與整定(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(141)

7.2.1前饋控制系統的概念(141)

7.2.2前饋控制系統的基本結構(143)

7.3大遲延過程系統(146)

7.3.1延遲對系統品質的影響(146)

7.3.2Smith預估器(146)

7.3.3大林(Dahlin)演演算法(150)

本章小結(155)

習題(155)

第8章關聯分析與解耦控制(157)

8.1控制迴路間的關聯(157)

8.1.1控制迴路間的耦合(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第二放大係數qij的直接計演演算法(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(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模糊關係(179)

9.3.1普通關係(180)

9.3.2模糊關係(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模糊語言運算元(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模糊控制系統的組成(188)

9.5.2模糊控制原理(188)

9.5.3模糊控制系統設計(189)

9.6工業電阻爐溫度模糊控制系統(200)

9.6.1系統簡介(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動態矩陣控制DMC(207)

10.2.1預測模型(207)

10.2.2滾動優化(208)

10.2.3反饋校正(209)

10.2.4演演算法實現(211)

10.2.5參數選擇(212)

10.2.6DMC的主要特徵和優點(214)

10.3模型演演算法控制MAC(214)

10.3.1具有簡易性能指標的MAC演演算法(214)

10.3.2具有一般性能指標的MAC演演算法(218)

10.3.3演演算法實現(220)

10.3.4MAC的主要特徵和優點(221)

10.4廣義預測控制演演算法(222)

10.4.1廣義預測控制基本理論(222)

10.4.2基於Toeplitz預測方程的廣義預測控制演演算法(229)

本章小節(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基於知識的專家控制(250)

11.2.5仿人智能控制(252)

11.2.6神經控制(254)

11.3魯棒控制(259)

11.3.1基本概念(259)

11.3.2H∞優化與魯棒控制(260)

11.3.3標準H∞控制(261)

11.3.4H∞控制的求解(262)

本章小節(267)

習題(267)

第12章集散控制系統(268)

12.1集散控制系統概論(268)

12.1.1集散控制系統的產生(268)

12.1.2集散控制系統的結構(270)

12.1.3集散控制系統的特點(272)

12.1.4集散控制系統的分散方式(274)

12.1.5集散控制系統的發展(275)

12.2集散系統的通信技術及體系結構(279)

12.2.1數據通信原理(280)

12.2.2數據通信系統結構(287)

12.2.3通信協議(290)

12.3和利時MACS系統(295)

12.3.1MACS組態原理(295)

12.3.2應用系統組態(303)

12.4國產集散系統——HS2000(306)

12.4.1HS2000系統的基本特點(306)

12.4.2HS2000系統的基本組成(306)

12.4.3HS2000系統的硬體配置(308)

12.4.4HS2000系統的現場控制站配置(309)

12.4.5HS2000系統的軟體組態(311)

12.5HS2000DCS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定義設備組態工具(316)

12.6和利時MACS集散系統在工業鍋爐中的應用(318)

12.6.1概述(318)

12.6.2硬體配置(319)

12.6.3控制系統簡介(319)

12.6.4DCS控制系統軟體設計(320)

12.6.5系統組成(321)

12.6.6系統調試(323)

12.6.7結語(323)

12.7大型集散控制系統——TDC3000(324)

12.7.1TDC3000系統的結構特性(324)

12.7.2TDC3000系統的數據採集和控制(326)

12.7.3TDC3000系統的軟體組態(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)

……