過程控制工程

《高職高專自動化類“十二五”規劃教材：過程控制工程》由過程控制工 程理論、過程控制實訓兩大部分組成。部分共分7章，主要介紹過程控 制原理、 過程控制工程等方面的知識，闡述了過程控制系統的基本概念、過程控制 系統的數學模型，比較詳細地介 紹了過程控制系統中的控制器和執行器、簡單控制系統的分析與設計，對 複雜控制系統、新型控制系統、 典型過程單元控制方案作了比較全面的介紹。第二部分為實訓部分，包括 基本實訓、提高實訓、課程設計 和綜合實訓，提供了相關課程設計和綜合實訓的設計任務書和課程設計報 告書寫格式。

《高職高專自動化類“十二五”規劃教材：過程控制工程》可作為高職高 專院校生產過程自動化技術等相關專業的教材，也可供電氣、機械、冶金 、化工工 藝、製藥、輕工等相關專業參考。

第1章 過程控制系統概述

1.1　過程控制系統基本概念

1.1.1　過程控制系統的組成及分類

1.1.2　過程控制系統的發展概況

1.2　過程控制系統方塊圖

1.3　過程控制系統的過渡過程和品質指標

1.3.1　過程控制系統的靜態與動態

1.3.2　過程控制系統的過渡過程

1.3.3　過程控制系統的品質指標

例題與解答

1.3.4　影響控制系統過渡過程品質指標的主要因素

1.4　管道及儀表流程圖（P＆ID）

1.4.1　圖形符號

1.4.2　字母代號

1.4.3　儀表位號

1.4.4　儀表符號實例

本章小結

思考題與習題

第2章 過程控制系統的數學建模

2.1　數學建模

2.1.1　基本概念

2.1.2　建立數學模型的目的

2.1.3　過程數學模型的求取方法

2.1.4　過程被控變量的選擇

2.1.5 過程輸入變量的選擇

2.2　過程建模

2.3　試驗建模

2.3.1　時域法建模

2.3.2　矩形脈衝法

2.4　描述對象特性的參數

2.4.1　放大係數K

2.4.2　時間常數T

2.4.3　滯後時間r

例題與解答

本章小結

思考題與習題

第3章 控制器和執行器

3.1　控制器和執行器概述

3.2　基本控制規律及其對系統過渡過程的影響

3.2.1　雙位控制

3.2.2　比例控制

3.2.3　積分控制

3.2.4　微分控制

3.3　控制器

3.3.1　模擬式調節器

3.3.2　數字式調節器

3.3.3　可編程序控制器

3.3.4　虛擬調節儀表

3.4　執行器

3.4.1　執行器的構成

3.4.2　執行器的分類及特點

3.4.3　執行器的作用方式

3.4.4　氣動執行器

例題與解答

本章 小結

思考題與習題

第4章 單迴路控制系統

4.1　單迴路控制系統概述

4.2　被控變量的選擇

4.3　操作變量的選擇

4.3.1　操作變量

4.3.2　對象特性對選擇操作變量的影響

4.3.3　操作變量的選擇原則

4.4　測量元件及變送器特性的影響

4.4.1　測量元件的時間常數

4.4.2　測量元件的純滯後

4.4.3　信號的傳送滯後

4.4.4　克服變送器滯後特性的辦法

4.5　調節閥（執行器）的選擇

4.6　控制器控制規律的選擇

4.6.1　控制器控制規律的確定

4.6.2　控制器正、反作用的確定

4.7　控制器參數的工程整定

4.7.1　臨界比例度法

4.7.2　衰減曲線法

4.7.3　經驗湊試法

例題與解答

本章小結

思考題與習題

第5章 複雜控制系統

5.1　串級控制系統

5.1.1　概述

5.1.2　串級控制系統的工作過程

5.1.3　串級控制系統的特點

5.1.4　串級控制系統中副迴路的確定

5.1.5　主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇

5.1.6　控制器參數的工程整定

5.2　均勻控制系統

5.2.1　均勻控制的目的

5.2.2　均勻控制方案

5.3　比值控制系統

5.3.1　概述

5.3.2　比值控制系統的類型

5.4　前饋控制系統

5.4.1　前饋控制系統及其特點

5.4.2　前饋一反饋控制

5.4.3　前饋控制的應用場合

5.5　選擇性控制系統

5.5.1　基本概念

5.5.2　選擇性控制系統的類型

5.5.3　積分飽和及其防止

5.6　分程控制系統

5.6.1　概述

5.6.2　分程控制的應用場合

5.6.3　分程控制中的幾個問題

例題與解答

本章小結

思考題與習題

第6章 新型控制系統

6.1　自適應控制系統

6.1.1　變增益自適應控制系統

6.1.2　模型參考自適應控制系統

6.1.3　直接優化目標函數的自適應控制系統

6.1.4　自校正控制系統

6.2　預測控制系統

6.2.1　預測控制的基本結構

6.2.2　預測控制的特點及應用

6.3　智能控制系統

6.4　專家控制系統

6.5　模糊控制系統

6.6　神經元網絡控制系統

6.7　解耦控制系統

6.8　其他新型控制系統和系統故障診斷

6.8.1　推斷控制

6.8.2　魯棒控制

6.8.3　故障檢測與故障診斷

本章小結

思考題與習題

第7章 典型過程單元的控制方案

7.1　流體輸送設備的控制方案

7.1.1　離心泵的控制方案

7.1.2　往復泵的控制方案

7.1.3　空氣壓縮機的控制方案

7.1.4　離心式壓縮機的防喘振控制

7.2　傳熱設備的自動控制

7.2.1　兩側均無相變化的換熱器控制方案

7.2.2　載熱體進行冷凝的加熱器自動控制

7.2.3　冷卻劑進行汽化的冷卻自動控制

7.3　精餾塔控制方案

7.3.1　工藝要求

7.3.2　精餾塔的干擾因素

7.3.3　精餾塔的控制方案

7.4　化學反應器的控制

7.4.1　化學反應器的控制要求

7.4.2　釜式反應器的温度自動控制

7.4.3　固定牀反應器的自動控制

7.4.4　流化牀反應器的自動控制

7.5　工業鍋爐的控制方案

7.5.1　鍋爐設備的控制要求

7.5.2　鍋爐汽包水位的控制

7.5.3　鍋爐燃燒過程的控制

7.5.4　過熱蒸汽温度控制

例題與解答

本章小結

思考題與習題

第8章 過程控制系統基本實訓

8.1　實訓設備概述

8.1.1　實驗裝置特點

8.1.2　技術規格

8.1.3　畫面説明及操作説明

8.1.4　裝置使用注意事項

8.2　簡單過程控制系統

8.3　複雜過程控制系統

第9章 智能温度控制系統

9.1　智能温度控制系統概述

9.2　專家自整定温度控制器

9.2.1　XMA5000的功能特點

9.2.2　常規PID參數設置

9.2.3　調節器面板接線

9.3　温度傳感器的選擇與使用

9.4　串口通信部分

9.5　儀表使用注意事項

第10章 小型電鍋爐綜合實訓課題舉例

10.1　小型電鍋爐過程控制課程設計

10.1.1　課程設計的性質、地位和任務

10.1.2　課程設計目標

10.1.3　時間分配

10.1.4　考核方式和成績評定標準

10.1.5　課程設計參考選題與要求

10.1.6　參考文獻

課程設計任務書

10.2　小型電鍋爐過程控制綜合實訓

10.2.1　實訓的目的、任務和要求

10.2.2　實訓的教學要求

10.2.3　實訓的內容

10.2.4　實習進程計劃

10.2.5　實習紀律要求

10.2.6　實習報告要求

10.2.7　實習考核

綜合實訓示例

10.3　課程設計報告書寫格式

10.3.1　設計報告的組成

10.3.2　版式説明

附錄

附錄1 拉氏變換對照

附錄2 被測變量及儀表組合功能示例

附錄3 工藝流程圖上設備和機器圖例符號

附錄4 工藝流程圖上的物料代號

附錄5 工藝流程圖上管道、管件、閥門及附件圖例

附錄6 控制閥氣開、氣關形式選擇

參考

參考文獻