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第1章 绪论1

1.1过程控制系统的组成及其分类1

1.1.1过程控制系统的组成1

1.1.2过程控制系统的分类3

1.2过程控制系统的特点4

1.3过程控制系统的质量指标4

1.3.1系统过渡过程质量指标4

1.3.2误差（偏差）性能指标6

1.4过程控制系统的发展概况6

1.4.1仪表化与局部自动化阶段6

1.4.2综合自动化阶段6

1.4.3全盘自动化阶段6

思考题与习题7

第2章 被控过程的数学模型8

2.1概述8

2.1.1建立被控过程数学模型的目的8

2.1.2被控过程数学模型的类型8

2.2解析法建立过程的数学模型10

2.2.1单容过程的建模10

2.2.2多容过程的建模13

2.3响应曲线辨识过程的数学模型15

2.3.1阶跃响应曲线的测定15

2.3.2矩形脉冲响应曲线的测定16

2.3.3由阶跃响应曲线确定过程的数学模型17

2.4相关函数法辨识过程的数学模型25

思考题与习题31

第3章 检测变送仪表33

3.1概述33

3.2差压变送器35

3.2.1 DDZ-Ⅲ差压变送器35

3.2.2差动电容差压变送器37

3.2.3微型化压力变送器38

3.3温度变送器42

3.3.1 DDZ-Ⅲ型温度变送器42

3.3.2微型化温度变送器49

3.4流量检测与变送52

3.4.1概述52

3.4.2差压式流量计53

3.4.3靶式流量计57

3.4.4浮子流量计57

3.4.5容积式流量计59

3.4.6涡轮流量计60

3.4.7涡街流量计61

3.4.8电磁流量计62

3.5液位变送器63

3.5.1浮力式液位变送器63

3.5.2静压力式液位变送器64

3.6成分分析仪表66

3.6.1红外气体分析仪67

3.6.2气相色谱分析仪68

3.6.3热磁式氧分析仪69

3.6.4氧化锆氧量分析仪71

3.7智能变送器73

3.7.1单总线智能温度变送器74

3.7.2基于I2C总线的智能温度变送器78

3.7.3多通道智能温度变送器80

3.7.4 ST-3000系列智能变送器82

3.7.5 3051型智能压力变送器84

3.7.6 EJA型差压智能变送器85

3.7.7虚拟变送器86

思考题与习题88

第4章 过程控制仪表89

4.1 DDZ-Ⅲ型调节器89

4.1.1输入电路90

4.1.2比例微分电路91

4.1.3比例积分电路93

4.1.4整机的比例积分微分电路传递函数95

4.1.5输出电路97

4.1.6手动操作电路和无平衡无扰动切换97

4.1.7指示电路99

4.2改进型调节器100

4.2.1抗积分饱和调节器100

4.2.2微分先行PID调节器101

4.2.3比例微分先行PID调节器101

4.2.4非线性PID调节器102

4.3数字式调节器103

4.3.1数字式调节器控制规律的实现104

4.3.2数字式调节器的组成106

4.3.3专家自整定调节器108

4.3.4虚拟调节仪表108

4.4执行器109

4.4.1概述109

4.4.2电动执行机构110

4.4.3气动执行机构112

4.4.4气动薄膜调节阀112

4.5电—气转换器和阀门定位器123

4.5.1电—气转换器123

4.5.2电—气阀门定位器123

思考题与习题126

第5章 控制系统辅助仪表127

5.1自动平衡显示记录仪表127

5.1.1电子电位差式自平衡显示记录仪表127

5.1.2电桥自动平衡显示记录仪表132

5.1.3放大器136

5.2 DDZ-Ⅲ指示记录仪137

5.2.1仪表的整机构成137

5.2.2测量组件137

5.3现代显示记录仪表141

5.3.1显示记录仪表的发展趋势141

5.3.2全数字式显示记录仪表142

5.3.3数字模拟混合显示记录仪表143

5.3.4虚拟显示记录仪表144

5.4安全栅145

5.4.1安全火花防爆的一般概念145

5.4.2安全栅的类型146

5.4.3变压器隔离式安全栅148

思考题与习题149

第6章 单回路控制系统的设计151

6.1概述151

6.1.1一般要求151

6.1.2控制方案151

6.1.3基本方法152

6.1.4设计步骤152

6.1.5主要内容153

6.2单回路控制系统方案设计153

6.2.1被控参数的选择153

6.2.2控制参数的选择154

6.2.3测量变送器的特性对控制质量的影响159

6.2.4信号传送时延问题162

6.2.5执行器的选择163

6.2.6调节器控制规律的选择163

6.2.7调节器正、反作用的确定164

6.3单回路控制系统调节器参数的整定165

6.3.1工程整定法165

6.3.2计算机仿真寻优整定法168

6.4单回路控制系统的投运170

6.5单回路控制系统设计举例171

6.5.1喷雾式干燥设备控制系统设计171

6.5.2贮槽液位控制系统设计173

思考题与习题174

第7章 提高控制质量的控制系统176

7.1串级控制系统的设计176

7.1.1基本概念176

7.1.2串级控制系统的特点178

7.1.3串级控制系统的工业应用179

7.1.4串级控制系统设计180

7.1.5串级控制系统的整定183

7.1.6串级控制系统实例分析185

7.2前馈控制系统187

7.2.1概述187

7.2.2前馈控制系统结构形式189

7.2.3前馈控制规律及其实施191

7.2.4前馈控制系统的选用原则193

7.2.5前馈控制系统设计194

7.2.6前馈控制系统的工程整定195

7.2.7前馈控制系统应用举例197

7.3大时延控制系统198

7.3.1概述198

7.3.2常规控制系统199

7.3.3预估控制系统201

7.3.4采样控制系统203

7.3.5应用举例203

思考题与习题204

第8章 满足特定要求的过程控制系统206

8.1比值控制系统206

8.1.1概述206

8.1.2控制方案206

8.1.3系统设计208

8.1.4系统实施211

8.1.5系统整定211

8.1.6注意问题211

8.2均匀控制系统212

8.2.1概述212

8.2.2控制方案212

8.2.3系统整定214

8.3分程控制系统215

8.3.1概述215

8.3.2控制方案215

8.3.3系统设计216

8.3.4工业应用217

8.4选择控制系统219

8.4.1概述219

8.4.2控制方案220

8.4.3系统设计221

8.4.4设计原则应用举例221

思考题与习题222

第9章 先进控制系统224

9.1模糊控制系统224

9.1.1概述224

9.1.2模糊控制器设计225

9.1.3模糊控制系统实例231

9.2集散控制系统233

9.2.1概述233

9.2.2集散控制系统的特点234

9.2.3集散控制系统的硬件结构235

9.2.4集散控制系统的软件及其组态240

9.2.5集散控制系统的网络通信243

9.2.6集散控制系统的工程化设计及其实施245

9.2.7 DCS工业应用示例246

9.2.8集散控制系统的发展趋势251

9.3现场总线控制系统253

9.3.1现场总线的结构及组成253

9.3.2典型总线性能比较254

9.3.3现场总线控制系统的特点257

9.3.4现场总线控制系统259

9.3.5现场总线控制系统应用实例262

9.3.6现场总线控制系统的发展趋势265

思考题与习题266

参考文献267