本书为普通高等教育“十一五”规划教材,并入选“十三五”****出版物出版规划项目。 本书针对自动化仪表与过程控制*新技术与工程应用,深入分析了过程控制常用(温度、压力、流量、液位、成分)检测仪表、控制仪表、执行器、本安防爆系统的工作原理;讨论了过程动态特性数学建模方法、单回路控制系统设计与参数整定,以及复杂(如串级、前馈、比值、均匀、分程、选择、大延迟补偿、解耦、双重等)控制系统的工作原理与设计方法;简要介绍了先进控制技术(自适应控制、预测控制、模糊控制、推理控制、专家控制、仿人控制)的相关知识;对DDC系统、DCS及PLC在过程控制中的应用进行了较为系统的论述,简单介绍了现场总线技术、控制系统网络的现状及发展趋势。*后对两个典型过程控制系统的工程实例进行了深入分析。全书共10章,每章均附有思考题与习题。 本书可作为自动化专业及石化、电力、轻工、环境工程等专业的教材或参考书,也可供设计院所和企业过程控制工程技术人员参考。

序 前言 第1章绪论1 1.1过程控制的特点1 1.2过程控制的发展概况3 1.2.1过程控制装置与系统的发展3 1.2.2过程控制策略与算法的发展4 1.2.3过程控制技术的现状与发展趋势5 1.3过程控制系统分类及其性能指标6 1.3.1过程控制系统的分类6 1.3.2过程控制系统的性能指标8 思考题与习题14 第2章检测仪表15 2.1检测仪表的性能指标15 2.2温度检测及仪表18 2.2.1温度检测方法18 2.2.2热电偶19 2.2.3热电阻24 2.2.4温度显示与记录26 2.2.5温度变送器29 2.3压力检测及仪表35 2.3.1压力检测方法35 2.3.2弹性式压力检测36 2.3.3电气式压力检测38 2.3.4智能式差压变送器43 2.4流量检测及仪表44 2.4.1基本概念44 2.4.2差压式流量检测44 2.4.3转子流量检测46 2.4.4椭圆齿轮流量检测47 2.4.5涡轮流量检测48 2.4.6电磁流量检测49 2.4.7旋涡式流量检测50 2.4.8超声波流量检测51 2.4.9质量流量检测53 2.5物位检测及仪表53 2.5.1静压式液位检测54 2.5.2电容式物位检测56 2.5.3超声波液位检测58 2.6成分检测及仪表58 2.6.1氧化锆氧分析仪59 2.6.2气相色谱分析仪60 2.6.3红外线气体分析仪64 2.6.4pH计66 思考题与习题68 第3章控制仪表70 3.1基本控制规律及特点70 3.1.1位式控制71 3.1.2比例(P)控制71 3.1.3比例积分(PI)控制73 3.1.4比例微分(PD)控制74 3.1.5比例积分微分(PID)控制75 3.2模拟式控制器75 3.2.1DDZⅢ型仪表的特点75 3.2.2DDZⅢ型控制器的组成与操作76 3.2.3全刻度指示控制器的线路实例77 3.3数字式PID控制器85 3.3.1SLPC单回路可编程控制器的电路 原理86 3.3.2SLPC的PID数字控制算法88 3.3.3SLPC单回路可编程控制器的编程 语言与用户编程93 3.3.4用户程序的写入和调试99 思考题与习题99 第4章执行器及**栅101 4.1执行器101 4.1.1气动调节阀101 4.1.2电/气转换器109 4.1.3阀门定位器110 4.1.4电/气阀门定位器110 4.1.5电动调节阀111 4.1.6智能调节阀112 4.2**火花防爆系统与**栅112 4.2.1**防爆的基本概念113 4.2.2**火花防爆系统113 4.2.3**栅的工作原理114 4.3现场仪表电路的本安设计118 思考题与习题118 第5章被控过程的数学模型120 5.1被控过程数学模型的作用与要求120 5.2建立被控过程数学模型的方法121 5.3机理法建模123 5.3.1机理法建模的基本原理123 5.3.2单容过程建模124 5.3.3多容过程建模130 5.4测试法建模133 5.4.1阶跃响应曲线法建模134 5.4.2测定动态特性的频域法141 5.4.3测定动态特性的统计分析法143 5.4.4*小二乘法建立被控过程的数学 模型160 思考题与习题166 第6章简单控制系统设计与参数 整定168 6.1简单控制系统的结构与组成168 6.2简单控制系统设计169 6.2.1过程控制系统方案设计的基本 要求、主要内容与设计步骤169 6.2.2被控参数与控制变量的选择171 6.2.3检测环节、执行器及控制器正反 作用选择179 6.3控制规律对控制品质的影响与控制 规律选择184 6.3.1控制规律对控制品质的影响 分析184 6.3.2控制规律的选择189 6.4控制器参数的工程整定方法190 6.4.1稳定边界法191 6.4.2衰减曲线法192 6.4.3响应曲线法193 6.4.4经验法196 6.4.5几种控制器参数工程整定方法的 比较197 6.5简单控制系统设计实例198 6.5.1生产过程概述198 6.5.2控制方案设计198 6.5.3控制器参数整定201 思考题与习题202 第7章复杂控制系统204 7.1串级控制系统204 7.1.1串级控制系统基本结构与工作 原理204 7.1.2串级控制系统特点及其分析208 7.1.3串级控制系统设计与参数整定213 7.2前馈控制系统218 7.2.1前馈控制工作原理及其特点 218 7.2.2前馈控制系统的结构 220 7.3大滞后过程控制系统224 7.3.1大滞后过程的采样控制 225 7.3.2大滞后过程Simth预估补偿 控制 225 7.4比值控制系统227 7.4.1比值控制系统种类 228 7.4.2比值控制系统的设计与参数 整定 230 7.5均匀控制系统232 7.5.1均匀控制系统的工作原理及 特点232 7.5.2均匀控制方案234 7.5.3均匀控制系统参数整定235 7.6分程控制系统236 7.6.1分程控制系统的工作原理及 类型236 7.6.2分程控制系统的设计及工业 应用238 7.7选择性控制系统241 7.7.1选择性控制系统的类型241 7.7.2选择性控制系统设计原则243 7.8解耦控制系统244 7.8.1被控过程的耦合现象及对过程 控制的影响245 7.8.2解耦控制系统设计246 7.8.3解耦控制的进一步讨论248 7.9双重控制系统254 7.9.1双重控制系统工作原理分析254 7.9.2双重控制系统设计255 7.9.3双重控制系统工程应用实例256 思考题与习题257 第8章先进过程控制技术260 8.1概述260 8.2自适应控制261 8.2.1自校正控制系统262 8.2.2模型参考自适应控制系统262 8.3预测控制262 8.3.1模型算法控制263 8.3.2动态矩阵控制265 8.3.3广义预测控制与内部模型控制267 8.4专家控制267 8.5模糊控制269 8.5.1模糊控制系统的基本结构269 8.5.2模糊控制的几种实现方法272 8.6神经网络控制272 8.6.1神经元模型273 8.6.2人工神经网络模型274 8