內容簡介
《過程控制與集散系統》從基本概念出發，深入淺出地闡述了過程控制系統的本質與特點，同時配合大量的套用實例，力圖使學生掌握過程控制系統分析、設計和最佳化的基本原理和方法。為了方便教師教學，《過程控制與集散系統》配有免費電子教學課件。
《過程控制與集散系統》可作為普通高等學校自動化類專業本科及研究生“過程控制系統”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。
作者簡介
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慧型自動化專業委員會委員、中國人工智慧學會智慧型控制與智慧型管理專業委員會委員、湖北省自動化學會副理事長。長期從事過程控制、智慧型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。
目錄
第1章概述(1)
1.1過程控制的任務(1)
1.2過程控制系統的組成與特點(2)
1.2.1過程控制系統組成(2)
1.2.2過程控制系統特點(3)
1.3過程控制系統的性能指標(4)
1.4過程控制的進展(5)
1.4.1過程控制裝置進展(5)
1.4.2過程控制策略與算法的進展(6)
本章小結(6)
習題(7)
第2章過程控制系統建模方法(8)
2.1過程控制系統建模概念(8)
2.1.1建模概念(8)
2.1.2過程控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單容對象的傳遞函式(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章過程控制系統設計(38)
3.1過程控制系統設計步驟(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過程控制系統硬體選擇(40)
3.3.1控制裝置(40)
3.3.2測量儀表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控制算法(77)
4.6.2改進的數字PID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智慧型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專家智慧型自整定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串級控制系統套用舉例(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分程控制系統(126)
6.3.1基本概念(126)
6.3.2分程控制的套用(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套用(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閥位控制系統的套用(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)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滾動最佳化(208)
10.2.3反饋校正(209)
10.2.4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模型算法控制MAC(214)
10.3.1具有簡易性能指標的MAC算法(214)
10.3.2具有一般性能指標的MAC算法(218)
10.3.3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智慧型控制(246)
11.2.1智慧型控制基礎(246)
11.2.2智慧型控制的理論結構(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仿人智慧型控制(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∞最佳化與魯棒控制(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通信協定(290)
12.3和利時MACS系統(295)
12.3.1MACS組態原理(295)
12.3.2套用系統組態(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套用(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)
……
