過程控制原理與工程

前言
第一篇 過程控制原理1
第1章 過程控制系統(tǒng)的基本概念2
1.1 引言2
1.2 過程控制系統(tǒng)的組成及框圖2
1.2.1 過程控制系統(tǒng)的組成2
1.2.2 過程控制系統(tǒng)的框圖3
1.2.3 過程控制系統(tǒng)的相關術語3
1.3 過程控制系統(tǒng)的分類4
1.3.1 開環(huán)控制與閉環(huán)控制4
1.3.2 按設定值變化規(guī)律分類6
1.4 過程控制系統(tǒng)的性能要求7
1.4.1 過程控制系統(tǒng)的過渡過程7
1.4.2 過程控制系統(tǒng)的過渡過程的幾種形式7
1.4.3 過程控制系統(tǒng)的性能指標8
本章小結8
思考題與習題8
第2章 過程控制系統(tǒng)的數學模型10
2.1 建立被控對象的數學模型10
2.2 典型化工對象(或環(huán)節(jié))數學模型的建立13
2.2.1 串聯(lián)液體儲槽13
2.2.2 帶套管熱電偶13
2.2.3 氣動薄膜控制閥14
2.3 拉氏變換、反變換及其應用15
2.3.1 拉氏變換的概念16
2.3.2 拉氏變換的運算定理17
2.3.3 拉氏反變換19
2.3.4 拉氏變換及拉氏反變換的應用19
2.4 傳遞函數19
2.4.1 傳遞函數的定義19
2.4.2 傳遞函數的一般表達式20
2.4.3 傳遞函數的性質20
2.4.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數21
2.4.5 過程控制系統(tǒng)的結構圖及其等效變換23
2.5 過程控制系統(tǒng)的傳遞函數27
2.5.1 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數28
2.5.2 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數28
本章小結29
思考題與習題30
第3章 過程控制系統(tǒng)的時域分析法33
3.1 過程控制系統(tǒng)的響應分析33
3.1.1 典型輸入信號33
3.1.2 過程控制系統(tǒng)的時域性能指標34
3.1.3 一階過程控制系統(tǒng)的階躍響應分析36
3.1.4 二階過程控制系統(tǒng)的階躍響應分析38
3.2 過程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析41
3.2.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性41
3.2.2 勞斯穩(wěn)定判據42
3.3 常規(guī)控制規(guī)律及其對過程控制質量的影響45
本章小結51
思考題與習題51
第4章 過程控制系統(tǒng)的頻率分析法53
4.1 頻率特性53
4.1.1 頻率特性的基本概念53
4.1.2 頻率特性與傳遞函數的關系55
4.2 典型環(huán)節(jié)的博德圖56
4.2.1 博德圖的表示56
4.2.2 比例環(huán)節(jié)57
4.2.3 積分環(huán)節(jié)57
4.2.4 微分環(huán)節(jié)58
4.2.5 慣性環(huán)節(jié)59
4.2.6 一階微分環(huán)節(jié)60
4.2.7 振蕩環(huán)節(jié)60
4.3 控制系統(tǒng)開環(huán)博德圖的繪制62
4.3.1 采用疊加方法繪制系統(tǒng)開環(huán)博德圖62
4.3.2 根據系統(tǒng)開環(huán)對數頻率特性曲線確定系統(tǒng)的傳遞函數66
4.4 對數頻率穩(wěn)定判據與穩(wěn)定裕量67
4.4.1 對數頻率穩(wěn)定判據67
4.4.2 穩(wěn)定裕量68
4.4.3 過程控制系統(tǒng)分析和設計的穩(wěn)定裕量法70
本章小結74
思考題與習題75
第二篇 過程控制工程77
第5章 簡單控制系統(tǒng)分析與設計78
5.1 簡單控制系統(tǒng)的組成78
5.2 被控變量與操縱變量的選擇79
5.2.1 被控變量的選擇79
5.2.2 操縱變量的選擇79
5.3 測量滯后對控制質量的影響及克服辦法82
5.3.1 測量滯后對控制質量的影響82
5.3.2 克服測量滯后及信號的處理方法84
5.4 控制閥的選擇86
5.4.1 控制閥概述86
5.4.2 控制閥的流量特性87
5.4.3 控制閥的流量特性的選擇90
5.4.4 控制閥氣開、氣關形式的選擇92
5.4.5 閥門定位器的正確使用93
5.5 控制器的選擇94
5.5.1 控制器控制規(guī)律的選擇94
5.5.2 控制器正、反作用的確定95
5.6 簡單控制系統(tǒng)工程應用案例97
5.7 簡單控制系統(tǒng)的投運和控制器參數整定98
5.7.1 系統(tǒng)的投運98
5.7.2 控制器參數的工程整定99
5.8 簡單控制系統(tǒng)的故障及故障排除103
5.8.1 自動控制系統(tǒng)的故障及判別方法103
5.8.2 故障分析舉例105
本章小結107
思考題與習題107
第6章 復雜控制系統(tǒng)111
6.1 串級控制系統(tǒng)111
6.1.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理與結構111
6.1.2 串級控制系統(tǒng)的工作過程113
6.1.3 串級控制系統(tǒng)的特點114
6.1.4 串級控制系統(tǒng)的設計117
6.1.5 串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用場合及應用案例120
6.1.6 串級控制系統(tǒng)的投運和主、副控制器的參數整定122
6.2 均勻控制系統(tǒng)124
6.2.1 均勻控制的目的和要求124
6.2.2 均勻控制方案125
6.2.3 控制器參數的整定127
6.3 比值控制系統(tǒng)128
6.3.1 概述128
6.3.2 定比值控制系統(tǒng)129
6.3.3 變比值控制系統(tǒng)130
6.3.4 比值控制系統(tǒng)的實施131
6.3.5 比值控制系統(tǒng)的投運和控制器參數的整定136
6.4 分程控制系統(tǒng)136
6.4.1 分程控制系統(tǒng)的構成136
6.4.2 分程控制的應用場合137
6.5 前饋控制系統(tǒng)140
6.5.1 前饋控制的基本原理及特點140
6.5.2 前饋控制系統(tǒng)的幾種結構形式142
6.5.3 前饋控制系統(tǒng)的選用144
6.6 選擇性控制系統(tǒng)144
6.6.1 概述144
6.6.2 選擇性控制系統(tǒng)的構成145
6.6.3 選擇性控制系統(tǒng)的類型146
6.6.4 積分飽和現(xiàn)象及其防止措施147
本章小結149
思考題與習題149
第7章 工業(yè)生產過程控制應用153
7.1 流體輸送設備的控制153
7.1.1 離心泵的控制153
7.1.2 容積式泵的控制156
7.1.3 壓縮機的控制156
7.1.4 離心式壓縮機的防喘振控制157
7.2 傳熱設備的控制159
7.2.1 換熱器的控制160
7.2.2 蒸汽加熱器的控制162
7.2.3 冷卻器的控制162
7.2.4 加熱爐的控制163
7.3 鍋爐設備的控制167
7.3.1 概述167
7.3.2 汽包水位系統(tǒng)的控制168
7.3.3 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制173
7.4 精餾塔的控制174
7.4.1 概述174
7.4.2 精餾塔的控制目標175
7.4.3 精餾塔的干擾因素分析175
7.4.4 精餾塔質量指標的選擇176
7.4.5 精餾塔的基本控制方案178
7.5 化學反應器的控制181
7.5.1 化學反應器的控制要求181
7.5.2 化學反應器的基本控制方案182
7.6 煉油工業(yè)生產過程控制184
7.6.1 煉油工業(yè)概述184
7.6.2 常減壓生產過程控制185
7.6.3 催化裂化生產過程控制187
7.6.4 催化重整生產過程控制189
本章小結191
思考題與習題192
參考文獻193