基本信息
书名:过程控制系统(第2版)
原价:39.90元
作者:李国勇,何小刚,阎高伟 主编
出版社:电子工业出版社
出版日期:2013-1-1
ISBN:9787121189753
字数:458000
页码:274
版次:1
装帧:平装
开本:16开
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内容提要
本书经过3届学生的使用,广泛吸取了学生的建议和意见。这次修订,根据教学大纲和教学改革的要求,将其内容进行改错、修改、修订和整合,对第4章的内容进行了较大修改,使其内容更新颖,实用性更强。本书全面论述了过程控制系统的要求、组成、性能指标和发展方向;数学模型的一般表示形式和建模方法;简单控制系统的结构、特点、分析和设计等;常用的复杂控制系统的结构、分析、设计和实施等;多变量解耦控制系统的分析和解耦设计方法;以及计算机系统和先进控制策略的介绍。
目录
目 录
第1章 概述
1.1 过程控制的要求与任务
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 过程控制系统的组成
1.2.2 过程控制系统的特点
1.3 过程控制系统的性能指标
1.3.1 单项性能指标
1.3.2 综合性能指标
1.4 过程控制系统的设计
1.4.1 确定系统变量
1.4.2 确定控制方案
1.4.3 过程控制系统硬件选择
1.4.4 设计安全保护系统
1.4.5 系统调试和投运
1.5 过程控制的发展与趋势
1.5.1 过程控制装置的进展
1.5.2 过程控制策略的进展
本章小结
习题
第2章 被控过程的数学模型
2.1 过程模型概述
2.1.1 被控过程的动态特性
2.1.2 数学模型的表达形式与要求
2.1.3 建立过程数学模型的基本方法
2.2 机理法建模
2.2.1 单容对象的传递函数
2.2.2 多容对象的传递函数
2.3 测试法建模
2.3.1 对象特性的实验测定方法
2.3.2 测定动态特性的时域法
2.3.3 测定动态特性的频域法
2.4 利用MATLAB建立过程模型
本章小结
习题
第3章 执行器
3.1 气动调节阀的结构
3.1.1 气动执行机构
3.1.2 阀
3.1.3 阀门定位器
3.2 调节阀的流量系数
3.2.1 调节阀的流量方程
3.2.2 流量系数的定义
3.2.3 流量系数计算
3.3 调节阀结构特性和流量特性
3.3.1 调节阀的结构特性
3.3.2 调节阀的流量特性
3.3.3 调节阀的可调比
3.4 气动调节阀的选型
3.4.1 调节阀结构形式的选择
3.4.2 调节阀气开与气关形式的选择
3.4.3 调节阀流量特性的选择
3.4.4 调节阀口径的确定
3.5 利用MATLAB确定调节阀的口径
本章小结
习题
第4章 PID控制原理
4.1 PID控制的特点
4.2 比例控制(P控制)
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
4.2.2 比例控制的特点
4.2.3 比例带对控制过程的影响
4.3 比例积分控制(PI控制)
4.3.1 积分控制的调节规律
4.3.2 比例积分控制的调节规律
4.3.3 积分饱和现象与抗积分饱和的措施
4.4 比例积分微分控制(PID控制)
4.4.1 微分控制的调节规律
4.4.2 比例微分控制的调节规律
4.4.3 比例微分控制的特点
4.4.4 比例积分微分控制的调节规律
4.5 数字PID控制
4.5.1 基本的数字PID控制算法
4.5.2 改进的数字PID控制算法
4.6 利用MATLAB实现PID控制规律
本章小结
习题
第5章 简单控制系统
5.1 简单控制系统的分析
5.1.1 控制系统的工作过程
5.1.2 简单控制系统的组成
5.1.3 简单离散控制系统的组成
5.2 简单控制系统的设计
5.2.1 被控变量和操作变量的选择
5.2.2 检测变送仪表的选择
5.2.3 控制器的选型
5.3 简单控制系统的整定
5.3.1 控制器参数整定的基本要求
5.3.2 PID控制器参数的工程整定
5.3.3 PID控制器参数的自整定
5.4 简单控制系统的投运
5.5 简单控制系统的故障与处理
5.6 利用MATLAB对简单控制系统进行仿真
5.6.1 利用MATLAB对PID控制器参数进行整定
5.6.2 利用Simulink对PID控制器参数进行自整定
本章小结
习题
第6章 串级控制系统
6.1 串级控制系统的基本概念
6.1.1 串级控制的提出
6.1.2 串级控制系统的组成
6.1.3 串级控制系统的工作过程
6.2 串级控制系统的分析
6.2.1 增强系统的抗干扰能力
6.2.2 改善对象的动态特性
6.2.3 对负荷变化有一定的自适应能力
6.3 串级控制系统的设计
6.3.1 副回路的选择
6.3.2 主、副回路工作频率的选择
6.3.3 主、副控制器的选型
6.4 串级控制系统的整定
6.4.1 逐步逼近法
6.4.2 两步整定法
6.4.3 一步整定法
6.5 串级控制系统的投运
6.6 利用MATLAB对串级控制系统进行仿真
本章小结
习题
第7章 补偿控制系统
7.1 补偿控制的原理
7.2 前馈控制系统
7.2.1 前馈控制的概念
7.2.2 前馈控制系统的结构
7.2.3 前馈控制系统的设计
7.2.4 前馈控制系统的整定
7.3 大迟延控制系统
7.3.1 大迟延系统的概述
7.3.2 大迟延控制系统的设计
7.4 利用MATLAB对补偿控制系统进行仿真
本章小结
习题
第8章 特殊控制系统
8.1 比值控制系统
8.1.1 比值控制的概念
8.1.2 比值控制系统的类型
8.1.3 比值控制系统的设计
8.1.4 控制器的选型和整定
8.2 均匀控制系统
8.2.1 均匀控制的概念
8.2.2 均匀控制系统的设计
8.2.3 均匀控制系统的整定
8.3 分程控制系统
8.3.1 分程控制的概念
8.3.2 分程控制系统的应用
8.3.3 分程控制系统的实施
8.4 自动选择性控制系统
8.4.1 自动选择性控制的概念
8.4.2 自动选择性控制系统的类型
8.4.3 控制器的选型和整定
8.5 利用MATLAB对特殊控制系统进行仿真
本章小结
习题
第9章 解耦控制系统
9.1 解耦控制的基本概念
9.1.1 控制回路间的耦合
9.1.2 被控对象的典型耦合结构
9.2 解耦控制系统的分析
9.2.1 耦合程度的分析
9.2.2 相对增益分析法
9.2.3 减少及消除耦合的方法
9.3 解耦控制系统的设计
9.3.1 前馈补偿解耦法
9.3.2 反馈解耦法
9.3.3 对角阵解耦法
9.3.4 单位阵解耦法
9.4 解耦控制系统的实施
9.4.1 解耦控制系统的稳定性
9.4.2 多变量控制系统的部分解耦
9.4.3 解耦控制系统的简化
9.5 利用MATLAB对解耦控制系统进行仿真
本章小结
习题
第10章 计算机过程控制系统
10.1 计算机过程控制系统简介
10.2 计算机过程控制系统的组成
10.3 计算机过程控制系统的类型
10.4 先进过程控制方法
本章小结
习题
附录A 仪表位号
参考文献
作者介绍
文摘
序言
从一个资深工程师的角度来看,这本书的价值在于它的“前瞻性”与“实用性的完美平衡”。很多老旧的控制理论书籍,虽然经典,但在面对工业4.0和智能制造的浪潮时,显得力不从心。这本书的第二版显然进行了大刀阔斧的更新,引入了大量关于基于数据驱动的控制策略的讨论,比如如何利用机器学习工具来辅助模型的在线修正,以及对模糊逻辑控制在特定非线性系统中的可行性分析。这种与时俱进的内容,使得它不仅仅是一本教科书,更像是一份面向未来十年的行业指南。它没有回避控制理论的复杂性,但总能用最贴近工程实际的语言,将这些复杂的概念“翻译”成工程师能够理解和应用的工具。对于希望在职业生涯中不断精进,掌握下一代控制技术的人来说,这本书绝对是不可或缺的投资。
评分拿到这本书的瞬间,我最直观的感受是它的“厚重感”——不是指物理上的重量,而是知识含量的分量。我过去读过几本控制理论的教材,很多都过于侧重理论的抽象性,读完后感觉自己像一个理论家,却无法立刻应用到工厂的实际操作中去。但这本书的独特之处在于,它非常注重工业现场的实操性和系统集成性。它花了相当大的篇幅去讨论分布式控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)在现代工业中的地位和架构选择,这一点在其他偏理论的著作中是很少见的。书中对于如何进行控制回路的调试、如何处理传感器和执行器的非线性问题,提供了非常具体的“经验之谈”。尤其是关于安全仪表系统(SIS)与基础过程控制系统(BPCS)的集成与隔离的章节,简直是教科书级别的指导,让我对大型石化装置的自动化安全标准有了更深刻的认识,避免了一些行业内的常见误区。
评分这本书的封面设计得相当沉稳大气,那种深蓝与灰色的搭配,一下子就给人一种专业、可靠的感觉。我刚翻开目录时,就被它广阔的覆盖面给震住了。它似乎不仅仅满足于讲解基础的PID控制,而是深入到了更前沿的领域,比如先进过程控制(APC)的应用案例,这对于我这种希望从理论走向实践的工程师来说,简直是太有价值了。我特别留意了关于模型预测控制(MPC)的那一章,作者不仅推导了复杂的数学模型,还结合了实际化工流程的例子,让我理解了为什么在某些高复杂性、强耦合的系统中,MPC能展现出远超传统控制器的性能优势。书中的图表绘制得非常清晰,即便是复杂的反馈回路图,也能让人一目了然地看出信号流动的方向和关键节点的设定。不过,我感觉对于刚刚接触自动化学科的新手来说,前几章的数学推导可能会略显密集,可能需要多花点时间去消化那些微分方程和拉普拉斯变换的细节,但咬下这块“硬骨头”之后,后续的学习体验就会顺畅很多,绝对是一本可以放在案头常备的工具书。
评分我购买这本书的初衷是想加强我对现代过程控制中“优化”环节的理解。市面上的许多书籍在谈到过程优化时,往往止步于理论公式的展示,很少结合实际运行约束进行讨论。而这本《过程控制系统(第2版)》则完全不同,它非常扎实地探讨了如何将经济目标(如降低能耗、提高收率)融入到控制器的设定值中。书中关于多变量解耦控制的介绍,不再是停留在数学推导层面,而是展示了如何通过输入/输出的敏感度分析来设计解耦矩阵,这对于处理那些相互影响严重的反应器或精馏塔控制问题至关重要。我甚至发现,书中对于如何处理控制系统中的“软约束”和“硬约束”的策略讨论,比我参与过的几次专业培训还要细致入微,充分展现了作者在大型工业项目中的一线经验积累。
评分这本书的叙述风格,用一个词来形容就是“严谨而富有启发性”。它不像某些翻译过来的教材那样,语言生硬,逻辑跳跃,而是读起来有一种行云流水的顺畅感,仿佛有一位经验极其丰富的老师在你身边,循循善诱地引导你思考。我个人对其中关于系统辨识与参数估计的部分印象尤为深刻。作者没有简单地罗列各种算法,而是通过对比不同辨识方法在不同噪声环境下的鲁棒性差异,引导读者去思考“在我的实际工况下,到底哪种模型最适用?”这种引导性思考,极大地提升了学习的主动性。此外,书中对时间延迟(Dead Time)的处理策略进行了多角度的剖析,从Smith预估控制器到基于先进方法的补偿技术,层次分明,使得原本棘手的延迟问题变得可以被量化和控制,这无疑是提升系统响应速度的关键。
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