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第1章 绪论 1

1.1 过程控制系统的组成及特点 1

1.2 过程控制的发展概况和趋势 4

1.3 过程控制的要求和任务 10

1.4 过程控制系统的分类及性能指标 13

思考题与习题 17

第2章 被控过程的数学模型 19

2.1 被控过程数学模型的作用与要求 19

2.2 机理法建模 21

2.2.1 单容过程建模 21

2.2.2 多容过程建模 24

2.3 试验法建模 29

2.3.1 响应曲线法 29

2.3.2 频域法 36

2.3.3 相关统计法 39

2.3.4 最小二乘参数估计法 42

思考题与习题 48

第3章 过程参数检测仪表和变送器 50

3.1 测量误差与仪表的基本技术指标 50

3.2 温度检测及变送 53

3.2.1 温度检测仪表的分类及其测温范围 54

3.2.2 热电偶 55

3.2.3 热电阻 62

3.2.4 温度变送器 64

3.2.5 温度仪表的工程应用与选型原则 67

3.3 压力检测及变送 69

3.3.1 压力的概念及检测方法 69

3.3.2 弹性式压力计 70

3.3.3 电气式压力计 72

3.3.4 工业用压力表的选用与安装 79

3.4 流量检测及变送 80

3.4.1 流量的基本概念及检测方法 80

3.4.2 速度式流量计 81

3.4.3 容积式流量计 89

3.5 物位检测及变送 90

3.5.1 物位概念及检测方法 90

3.5.2 物位测量及仪表 91

3.6 成分自动分析仪表 94

3.6.1 成分检测概念及方法 94

3.6.2 氧化锆式氧量分析仪 95

3.6.3 红外线气体分析仪 98

3.6.4 工业酸度计 100

3.6.5 在线成分分析仪使用注意事项 102

思考题与习题 103

第4章 执行器 106

4.1 概述 106

4.2 气动调节阀 107

4.2.1 气动调节阀的结构与类型 107

4.2.2 调节阀结构特性和流量特性 109

4.2.3 气动调节阀选型 118

4.2.4 电／气转换器 120

4.2.5 阀门定位器 122

4.2.6 电／气阀门定位器 123

4.3 电动调节阀 124

4.4 智能调节阀 125

4.5 安全栅 127

4.5.1 安全防爆栅概念 127

4.5.2 安全火花防爆系统 128

思考题与习题 129

第5章 控制仪表 131

5.1 概述 131

5.2 比例积分微分控制及调节过程 132

5.2.1 比例控制（P） 132

5.2.2 比例积分控制 134

5.2.3 比例积分微分控制（PID） 139

5.3 DDZ-Ⅲ控制器 142

5.4 数字式控制器 150

5.4.1 KMM数字调节器软硬件构成 151

5.4.2 数字PID控制算法 155

5.4.3 KMM可编程调节器功能模块及编程方法 161

思考题与习题 173

第6章 单回路控制系统设计 175

6.1 单回路控制系统设计概述 175

6.2 单回路控制系统方案设计 178

6.2.1 选择被控参数和控制参数 178

6.2.2 系统设计中的测量变送问题 186

6.2.3 调节阀（执行器）的选择 190

6.2.4 调节器的选择 191

6.3 调节器参数整定 195

6.4 单回路控制系统设计应用举例 204

思考题与习题 207

第7章 复杂控制系统设计 211

7.1 串级控制系统 211

7.1.1 串级控制系统的结构与工作原理 211

7.1.2 串级控制系统的分析 214

7.1.3 串级控制系统的设计 219

7.1.4 串级控制系统调节器参数整定 222

7.1.5 串级控制系统的工业应用 224

7.2 前馈控制系统 227

7.2.1 概述 227

7.2.2 前馈控制系统的结构形式 229

7.2.3 前馈控制系统的工业应用 239

7.3 大滞后过程控制系统 242

7.3.1 改进型常规控制方案 243

7.3.2 大滞后过程的预估补偿控制 245

7.3.3 大滞后过程的采样控制 248

思考题与习题 251

第8章 实现特殊需求的过程控制系统 255

8.1 比值控制系统 255

8.1.1 比值控制系统的类型 255

8.1.2 比值控制系统的设计与参数整定 258

8.2 均匀控制系统 263

8.2.1 均匀控制的目的和要求 263

8.2.2 均匀控制系统设计 264

8.3 分程控制系统 266

8.3.1 分程控制原理及类型 266

8.3.2 分程控制系统设计及工业应用 267

8.4 选择性控制系统 270

8.4.1 选择性控制系统的类型 270

8.4.2 选择性控制系统设计及工业应用 272

8.5 解耦控制系统 274

8.5.1 多变量系统的耦合及解耦 274

8.5.2 解耦控制系统设计 277

思考题与习题 286

第9章 分布式控制系统 290

9.1 分布式控制系统的概念及发展历程 290

9.1.1 分布式控制系统概念 290

9.1.2 分布式控制系统的发展历程 292

9.2 分布式控制系统体系结构 296

9.2.1 分布式控制系统的基本构成 297

9.2.2 分布式控制系统软件基本构成 302

9.2.3 分布式控制系统的网络结构 304

9.2.4 分布式控制系统的物理结构及硬件构成 305

9.3 分布式控制系统中的算法 308

9.4 分布式控制系统的软件 314

9.4.1 DCS控制层软件 314

9.4.2 DCS监督控制层软件 323

9.4.3 DCS高级管理层软件 326

思考题与习题 328

第10章 船舶核动力装置过程控制系统 329

10.1 概述 329

10.1.1 船用核动力装置控制系统的组成和结构 329

10.1.2 核动力装置控制系统的任务和要求 332

10.2 一回路平均温度控制 337

10.3 稳压器压力和水位控制系统 340

10.4 蒸汽发生器水位控制 350

10.4.1 蒸汽发生器动力学模型与水位模型 350

10.4.2 船用蒸汽发生器水位控制系统 357

思考题与习题 361

第11章 船舶辅机设备过程控制系统 362

11.1 船舶蒸汽锅炉过程控制系统 362

11.1.1 船舶锅炉水位的控制系统 362

11.1.2 船舶锅炉蒸汽压力的控制系统 365

11.2 船舶冷却水温度控制系统 374

11.3 燃油黏度控制系统 378

思考题与习题 386

第12章 高级过程控制系统 387

12.1 预测控制 388

12.1.1 预测控制原理与模型算法控制 389

12.1.2 内模控制结构法与状态空间表示法 397

12.2 自适应控制和鲁棒控制 402

12.2.1 自适应控制系统基本结构和类型 402

12.2.2 简单自适应控制系统 403

12.2.3 自整定控制器 404

12.2.4 鲁棒控制 405

12.3 推理控制 408

12.3.1 推理控制系统的组成 408

12.3.2 推理-反馈控制系统 411

12.4 智能控制 413

12.4.1 专家系统 414

12.4.2 模糊控制 417

12.5 监督控制 422

12.5.1 监督控制及其原则 422

12.5.2 操作优化控制 423

12.5.3 统计过程控制 425

12.6 故障检测诊断容错控制 429

12.6.1 故障检测诊断的基本概念 429

12.6.2 工况检测控制 432

12.6.3 容错控制 434

思考题与习题 435

参考文献 437

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