过程控制（修订版） / 普通高等教育应用型系列教材
￥55.00定价
作者： 李文涛
出版时间：2021年8月
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030332790
- 1版
- 120237
- 61231855-0
- 平装
- 16开
- 2021年8月
- 440
- 300
- 工学
- 控制科学与工程
- TP273
- 电子信息类、自动化类
- 本专科
内容简介
李文涛主编的《过程控制》是一本综合性、工程性及实用性很强的专业课教材，将过程控制系统与计算机实现方法相结合，分为上、下两篇：上篇详细介绍各种常规过程控制系统的构成、特点、设计和应用；下篇介绍过程控制系统的计算机实现方法。本书内容简洁明了、通俗易懂、图文并茂、重点突出，在强调系统构成和工作原理的基础上，侧重于实际工程应用。
《过程控制》可作为面向应用的一般院校电气与电子信息类的测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化专业本科生教材；也可作为企业或科研单位从事过程控制工程设计与维护人员知识培训与继续教育的参考用书。
《过程控制》可作为面向应用的一般院校电气与电子信息类的测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化专业本科生教材；也可作为企业或科研单位从事过程控制工程设计与维护人员知识培训与继续教育的参考用书。
目录
目 录
上篇 过程控制系统
第1章 过程控制概述 3
1.1 过程控制发展概况 3
1.2 过程控制的任务及要求 4
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类 5
1.3.1 过程控制系统的组成 5
1.3.2 过程控制系统的特点 6
1.3.3 过程控制系统的分类 7
1.4 过程控制系统的过渡过程和性能指标 8
1.4.1 过程控制系统的静态与动态 9
1.4.2 过程控制系统的过渡过程 9
1.4.3 过程控制系统的性能指标 10
1.5 过程控制系统设计概述 12
思考题与习题 14
第2章 被控过程的数学模型 15
2.1 过程建模的基本概念 15
2.1.1 被控过程的数学模型及其作用 15
2.1.2 被控过程的动态特性 17
2.1.3 被控过程数学模型的建立方法 20
2.1.4 被控过程数学模型的类型 22
2.2 机理法建模 23
2.2.1 机理法的基本原理 23
2.2.2 单容过程的数学模型 24
2.2.3 双容过程的数学模型 27
2.3 实验法建模 30
2.3.1 阶跃响应曲线法 30
2.3.2 脉冲响应曲线法 36
2.4 MATLAB辅助建模示例 37
思考题与习题 39
第3章 单回路控制系统 40
3.1 单回路控制系统概述 40
3.1.1 单回路控制系统的构成 40
3.1.2 控制系统的工程表示 41
3.2 单回路控制系统的设计 43
3.2.1 被控参数的选择 43
3.2.2 控制参数的选择 44
3.2.3 被控参数的测量与变送 50
3.2.4 执行器的选择 52
3.2.5 调节器控制规律的选择 57
3.2.6 调节器正、反作用的确定 68
3.3 单回路控制系统的调试 69
3.3.1 控制系统的投运 69
3.3.2 调节器参数的工程整定 71
3.4 常见控制系统分析 76
3.4.1 温度控制系统 77
3.4.2 压力控制系统 77
3.4.3 流量控制系统 77
3.4.4 液位控制系统 78
3.4.5 成分控制系统 78
3.5 单回路控制系统设计实例 79
3.5.1 喷雾式干燥设备控制系统设计 79
3.5.2 储槽液位控制系统设计 82
3.6 单回路控制系统的仿真分析 83
思考题与习题 85
第4章 串级控制系统 86
4.1 串级控制系统的基本概念 86
4.1.1 串级控制系统的结构 86
4.1.2 串级控制系统的工作过程 88
4.2 串级控制系统的特点 89
4.3 串级控制系统的适用场合 93
4.4 串级控制系统的设计与应用 94
4.4.1 主、副被控参数的选取 94
4.4.2 控制参数的选择 98
4.4.3 主、副调节器调节规律的选择 98
4.4.4 主、副调节器正、反作用方式的选择 98
4.5 串级控制系统的整定 100
4.6 串级控制系统的仿真分析 101
思考题与习题 104
第5章 比值控制系统 106
5.1 比值控制系统概述 106
5.2 比值控制系统的类型 107
5.2.1 开环比值控制系统 107
5.2.2 单闭环比值控制系统 107
5.2.3 双闭环比值控制系统 108
5.2.4 变比值控制系统 109
5.2.5 串级和比值控制组合的系统 109
5.2.6 具有逻辑关系的比值控制系统 110
5.3 比值控制系统的设计 111
5.3.1 主、副流量的确定 111
5.3.2 控制方案的选择 112
5.3.3 调节器控制规律的确定 112
5.3.4 流量变送器的选用 112
5.3.5 比值系数的计算 113
5.3.6 比值控制系统中的非线性补偿 114
5.3.7 比值控制系统中的动态补偿 114
5.3.8 比值控制系统的实现 115
5.4 比值控制系统的整定 116
5.5 比值控制系统的应用实例 116
5.6 比值控制系统的仿真分析 118
思考题与习题 119
第6章 前馈控制系统 120
6.1 前馈控制的基本原理 120
6.2 前馈控制系统的特点 122
6.3 前馈控制系统的结构形式 123
6.3.1 静态前馈控制系统 123
6.3.2 动态前馈控制系统 124
6.3.3 前馈-反馈控制系统 125
6.3.4 前馈-串级控制系统 126
6.4 前馈控制规律及其实施 128
6.4.1 常用前馈调节器模型 128
6.4.2 前馈控制规律的实施 128
6.5 前馈控制系统的选用原则及系统设计 129
6.5.1 前馈控制系统的选用原则 129
6.5.2 前馈控制系统的设计 130
6.6 前馈控制系统的应用实例 131
6.6.1 锅炉汽包水位控制系统 131
6.6.2 蒸发过程浓度控制系统 132
6.7 前馈-反馈控制系统的仿真分析 133
思考题与习题 134
第7章 选择性控制系统 136
7.1 选择性控制系统概述 136
7.2 选择性控制系统的类型 137
7.2.1 开关型选择性控制系统 137
7.2.2 连续型选择性控制系统 138
7.2.3 混合型选择性控制系统 140
7.3 选择性控制系统的设计 141
7.4 积分饱和及其防止措施 142
思考题与习题 142
第8章 其他控制系统 144
8.1 均匀控制系统 144
8.1.1 均匀控制的原理及特点 144
8.1.2 均匀控制系统的设计 146
8.1.3 均匀控制系统的整定 148
8.2 分程控制系统 149
8.2.1 分程控制系统概述 149
8.2.2 分程控制系统的设计 150
8.2.3 分程控制的工业应用及实例 151
8.3 阀位控制系统 154
8.3.1 问题的推出及系统特点 154
8.3.2 阀位控制系统的结构及工作原理 154
8.3.3 阀位控制系统的设计 157
思考题与习题 157
第9章 过程控制系统的设计实例 159
9.1 火电厂锅炉过程控制系统设计 159
9.1.1 工艺过程概述 159
9.1.2 锅炉控制的要求及主要控制系统 161
9.1.3 锅炉汽包水位控制 162
9.1.4 过热蒸汽温度控制 165
9.1.5 锅炉燃烧过程控制 166
9.2 钢坯加热炉过程控制系统设计 170
9.2.1 工艺过程概述 170
9.2.2 控制要求 171
9.2.3 主要控制系统 171
思考题与习题 174
下篇 过程计算机控制
第10章 计算机控制系统概述 177
10.1 计算机控制系统的原理 177
10.2 计算机控制系统的组成 178
10.3 计算机控制系统的分类 179
思考题与习题 184
第11章 直接数字控制系统 185
11.1 直接数字控制系统概述 185
11.2 过程输入、输出通道技术 186
11.2.1 过程输入、输出通道技术概述 186
11.2.2 模拟量输入通道 187
11.2.3 模拟量输出通道 192
11.2.4 数字量输入、输出通道 193
11.2.5 过程输入、输出板卡（或模块）的选择 195
11.3 数字滤波与标度变换 196
11.3.1 数字滤波 196
11.3.2 标度变换 200
11.4 数字PID控制技术 205
11.4.1 理想微分PID控制算法 206
11.4.2 实际微分PID控制算法 208
11.4.3 数字PID控制算法的改进 210
11.4.4 数字PID控制算法的实现 215
11.4.5 数字PID控制参数的整定 217
11.5 数字控制系统的设计与实现 219
11.5.1 单回路控制系统 219
11.5.2 串级控制系统 221
11.5.3 前馈控制系统 224
11.6 监控组态软件 225
11.6.1 监控组态软件概述 225
11.6.2 监控组态软件的构成及功能 226
11.6.3 监控组态软件的应用 228
思考题与习题 232
第12章 集散控制系统 234
12.1 集散控制系统概述 234
12.1.1 集散控制系统的概念 234
12.1.2 集散控制系统的发展历程 235
12.1.3 集散控制系统的特点 237
12.2 DCS的分散过程控制级 238
12.2.1 分散过程控制级的主要装置及其功能 238
12.2.2 分散过程控制级的控制软件包 241
12.3 DCS的集中操作监控级 242
12.3.1 集中操作监控级的主要装置 242
12.3.2 集中操作监控级的控制软件包 246
12.4 DCS的综合信息管理级 247
思考题与习题 247
第13章 现场总线控制系统 248
13.1 现场总线控制系统概述 248
13.1.1 FCS的相关概念 248
13.1.2 FCS的特点 249
13.2 FCS的现场总线 251
13.2.1 现场总线的定义 252
13.2.2 当前有影响的现场总线 252
13.2.3 现场总线的发展现状与趋势 256
13.3 FCS的现场控制级 258
13.3.1 工厂底层自动化系统及信息集成技术 258
13.3.2 传统的现场级与车间级监控系统 259
13.3.3 新一代自动化监控系统 260
思考题与习题 262
第14章 计算机控制系统的工程设计 263
14.1 计算机控制系统的设计方法 263
14.1.1 系统设计的原则与步骤 263
14.1.2 系统的工程设计与实现 265
14.2 工业锅炉计算机控制系统设计 270
14.2.1 工艺过程概述 270
14.2.2 工业锅炉采用计算机控制的意义 271
14.2.3 工业锅炉计算机控制系统的基本功能 271
14.2.4 工业锅炉直接数字控制系统设计 272
14.2.5 工业锅炉IPC+PLC控制系统设计 274
思考题与习题 276
参考文献 277
上篇 过程控制系统
第1章 过程控制概述 3
1.1 过程控制发展概况 3
1.2 过程控制的任务及要求 4
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类 5
1.3.1 过程控制系统的组成 5
1.3.2 过程控制系统的特点 6
1.3.3 过程控制系统的分类 7
1.4 过程控制系统的过渡过程和性能指标 8
1.4.1 过程控制系统的静态与动态 9
1.4.2 过程控制系统的过渡过程 9
1.4.3 过程控制系统的性能指标 10
1.5 过程控制系统设计概述 12
思考题与习题 14
第2章 被控过程的数学模型 15
2.1 过程建模的基本概念 15
2.1.1 被控过程的数学模型及其作用 15
2.1.2 被控过程的动态特性 17
2.1.3 被控过程数学模型的建立方法 20
2.1.4 被控过程数学模型的类型 22
2.2 机理法建模 23
2.2.1 机理法的基本原理 23
2.2.2 单容过程的数学模型 24
2.2.3 双容过程的数学模型 27
2.3 实验法建模 30
2.3.1 阶跃响应曲线法 30
2.3.2 脉冲响应曲线法 36
2.4 MATLAB辅助建模示例 37
思考题与习题 39
第3章 单回路控制系统 40
3.1 单回路控制系统概述 40
3.1.1 单回路控制系统的构成 40
3.1.2 控制系统的工程表示 41
3.2 单回路控制系统的设计 43
3.2.1 被控参数的选择 43
3.2.2 控制参数的选择 44
3.2.3 被控参数的测量与变送 50
3.2.4 执行器的选择 52
3.2.5 调节器控制规律的选择 57
3.2.6 调节器正、反作用的确定 68
3.3 单回路控制系统的调试 69
3.3.1 控制系统的投运 69
3.3.2 调节器参数的工程整定 71
3.4 常见控制系统分析 76
3.4.1 温度控制系统 77
3.4.2 压力控制系统 77
3.4.3 流量控制系统 77
3.4.4 液位控制系统 78
3.4.5 成分控制系统 78
3.5 单回路控制系统设计实例 79
3.5.1 喷雾式干燥设备控制系统设计 79
3.5.2 储槽液位控制系统设计 82
3.6 单回路控制系统的仿真分析 83
思考题与习题 85
第4章 串级控制系统 86
4.1 串级控制系统的基本概念 86
4.1.1 串级控制系统的结构 86
4.1.2 串级控制系统的工作过程 88
4.2 串级控制系统的特点 89
4.3 串级控制系统的适用场合 93
4.4 串级控制系统的设计与应用 94
4.4.1 主、副被控参数的选取 94
4.4.2 控制参数的选择 98
4.4.3 主、副调节器调节规律的选择 98
4.4.4 主、副调节器正、反作用方式的选择 98
4.5 串级控制系统的整定 100
4.6 串级控制系统的仿真分析 101
思考题与习题 104
第5章 比值控制系统 106
5.1 比值控制系统概述 106
5.2 比值控制系统的类型 107
5.2.1 开环比值控制系统 107
5.2.2 单闭环比值控制系统 107
5.2.3 双闭环比值控制系统 108
5.2.4 变比值控制系统 109
5.2.5 串级和比值控制组合的系统 109
5.2.6 具有逻辑关系的比值控制系统 110
5.3 比值控制系统的设计 111
5.3.1 主、副流量的确定 111
5.3.2 控制方案的选择 112
5.3.3 调节器控制规律的确定 112
5.3.4 流量变送器的选用 112
5.3.5 比值系数的计算 113
5.3.6 比值控制系统中的非线性补偿 114
5.3.7 比值控制系统中的动态补偿 114
5.3.8 比值控制系统的实现 115
5.4 比值控制系统的整定 116
5.5 比值控制系统的应用实例 116
5.6 比值控制系统的仿真分析 118
思考题与习题 119
第6章 前馈控制系统 120
6.1 前馈控制的基本原理 120
6.2 前馈控制系统的特点 122
6.3 前馈控制系统的结构形式 123
6.3.1 静态前馈控制系统 123
6.3.2 动态前馈控制系统 124
6.3.3 前馈-反馈控制系统 125
6.3.4 前馈-串级控制系统 126
6.4 前馈控制规律及其实施 128
6.4.1 常用前馈调节器模型 128
6.4.2 前馈控制规律的实施 128
6.5 前馈控制系统的选用原则及系统设计 129
6.5.1 前馈控制系统的选用原则 129
6.5.2 前馈控制系统的设计 130
6.6 前馈控制系统的应用实例 131
6.6.1 锅炉汽包水位控制系统 131
6.6.2 蒸发过程浓度控制系统 132
6.7 前馈-反馈控制系统的仿真分析 133
思考题与习题 134
第7章 选择性控制系统 136
7.1 选择性控制系统概述 136
7.2 选择性控制系统的类型 137
7.2.1 开关型选择性控制系统 137
7.2.2 连续型选择性控制系统 138
7.2.3 混合型选择性控制系统 140
7.3 选择性控制系统的设计 141
7.4 积分饱和及其防止措施 142
思考题与习题 142
第8章 其他控制系统 144
8.1 均匀控制系统 144
8.1.1 均匀控制的原理及特点 144
8.1.2 均匀控制系统的设计 146
8.1.3 均匀控制系统的整定 148
8.2 分程控制系统 149
8.2.1 分程控制系统概述 149
8.2.2 分程控制系统的设计 150
8.2.3 分程控制的工业应用及实例 151
8.3 阀位控制系统 154
8.3.1 问题的推出及系统特点 154
8.3.2 阀位控制系统的结构及工作原理 154
8.3.3 阀位控制系统的设计 157
思考题与习题 157
第9章 过程控制系统的设计实例 159
9.1 火电厂锅炉过程控制系统设计 159
9.1.1 工艺过程概述 159
9.1.2 锅炉控制的要求及主要控制系统 161
9.1.3 锅炉汽包水位控制 162
9.1.4 过热蒸汽温度控制 165
9.1.5 锅炉燃烧过程控制 166
9.2 钢坯加热炉过程控制系统设计 170
9.2.1 工艺过程概述 170
9.2.2 控制要求 171
9.2.3 主要控制系统 171
思考题与习题 174
下篇 过程计算机控制
第10章 计算机控制系统概述 177
10.1 计算机控制系统的原理 177
10.2 计算机控制系统的组成 178
10.3 计算机控制系统的分类 179
思考题与习题 184
第11章 直接数字控制系统 185
11.1 直接数字控制系统概述 185
11.2 过程输入、输出通道技术 186
11.2.1 过程输入、输出通道技术概述 186
11.2.2 模拟量输入通道 187
11.2.3 模拟量输出通道 192
11.2.4 数字量输入、输出通道 193
11.2.5 过程输入、输出板卡（或模块）的选择 195
11.3 数字滤波与标度变换 196
11.3.1 数字滤波 196
11.3.2 标度变换 200
11.4 数字PID控制技术 205
11.4.1 理想微分PID控制算法 206
11.4.2 实际微分PID控制算法 208
11.4.3 数字PID控制算法的改进 210
11.4.4 数字PID控制算法的实现 215
11.4.5 数字PID控制参数的整定 217
11.5 数字控制系统的设计与实现 219
11.5.1 单回路控制系统 219
11.5.2 串级控制系统 221
11.5.3 前馈控制系统 224
11.6 监控组态软件 225
11.6.1 监控组态软件概述 225
11.6.2 监控组态软件的构成及功能 226
11.6.3 监控组态软件的应用 228
思考题与习题 232
第12章 集散控制系统 234
12.1 集散控制系统概述 234
12.1.1 集散控制系统的概念 234
12.1.2 集散控制系统的发展历程 235
12.1.3 集散控制系统的特点 237
12.2 DCS的分散过程控制级 238
12.2.1 分散过程控制级的主要装置及其功能 238
12.2.2 分散过程控制级的控制软件包 241
12.3 DCS的集中操作监控级 242
12.3.1 集中操作监控级的主要装置 242
12.3.2 集中操作监控级的控制软件包 246
12.4 DCS的综合信息管理级 247
思考题与习题 247
第13章 现场总线控制系统 248
13.1 现场总线控制系统概述 248
13.1.1 FCS的相关概念 248
13.1.2 FCS的特点 249
13.2 FCS的现场总线 251
13.2.1 现场总线的定义 252
13.2.2 当前有影响的现场总线 252
13.2.3 现场总线的发展现状与趋势 256
13.3 FCS的现场控制级 258
13.3.1 工厂底层自动化系统及信息集成技术 258
13.3.2 传统的现场级与车间级监控系统 259
13.3.3 新一代自动化监控系统 260
思考题与习题 262
第14章 计算机控制系统的工程设计 263
14.1 计算机控制系统的设计方法 263
14.1.1 系统设计的原则与步骤 263
14.1.2 系统的工程设计与实现 265
14.2 工业锅炉计算机控制系统设计 270
14.2.1 工艺过程概述 270
14.2.2 工业锅炉采用计算机控制的意义 271
14.2.3 工业锅炉计算机控制系统的基本功能 271
14.2.4 工业锅炉直接数字控制系统设计 272
14.2.5 工业锅炉IPC+PLC控制系统设计 274
思考题与习题 276
参考文献 277
