第1章 概述 1
1.1 過程控制的任務(wù) 1
1.2 過程控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn) 2
1.2.1 過程控制系統(tǒng)組成 2
1.2.2 過程控制系統(tǒng)特點(diǎn) 3
1.3 過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 4
1.4 過程控制的進(jìn)展 6
1.4.1 過程控制裝置的進(jìn)展 6
1.4.2 過程控制策略與算法的進(jìn)展 8
1.4.3 對過程控制發(fā)展進(jìn)程的總結(jié)
和思考 9
本章小結(jié) 10
習(xí)題 10
第2章 過程控制系統(tǒng)建模方法 11
2.1 過程控制系統(tǒng)建模概念 11
2.1.1 建模的概念 11
2.1.2 建模的意義 12
2.1.3 建模的基本方法 13
2.2 機(jī)理建模方法 14
2.2.1 單容對象的傳遞函數(shù) 15
2.2.2 其他典型工業(yè)過程對象的傳遞
函數(shù) 18
2.3 測試建模方法 19
2.3.1 對象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法 19
2.3.2 測定動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域法 20
2.3.3 最小二乘法 24
2.4 基于MATLAB的系統(tǒng)建模 26
2.4.1 典型工業(yè)過程階躍響應(yīng)的MATLAB
仿真 26
2.4.2 測試建模中MATLAB的應(yīng)用 31
本章小結(jié) 36
習(xí)題 37
第3章 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40
3.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)和步驟 40
3.2 確定控制變量與控制方案 41
3.2.1 確定控制目標(biāo) 41
3.2.2 確定控制方案 42
3.2.3 確定安全保護(hù)措施 44
3.3 過程控制系統(tǒng)的檢測和變送
裝置 44
3.3.1 檢測和變送的相關(guān)概念 44
3.3.2 溫度檢測儀表 45
3.3.3 流量檢測儀表 46
3.3.4 壓力檢測儀表 49
3.3.5 物位檢測儀表 50
3.3.6 檢測儀表的選型 50
3.4 過程控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 51
3.4.1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu) 51
3.4.2 調(diào)節(jié)閥的作用方式 53
3.4.3 調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性 54
3.4.4 調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)特性 56
3.4.5 調(diào)節(jié)閥的選型 60
3.5 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 61
本章小結(jié) 65
習(xí)題 65
第4章 PID調(diào)節(jié)原理 67
4.1 PID控制概述 67
4.2 比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)） 68
4.2.1 比例調(diào)節(jié)的動(dòng)作規(guī)律和比例帶 68
4.2.2 比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)—有差調(diào)節(jié) 69
4.2.3 比例帶對調(diào)節(jié)過程的影響 70
4.3 積分調(diào)節(jié)（Ⅰ調(diào)節(jié)） 71
4.3.1 積分調(diào)節(jié)規(guī)律和積分速度 71
4.3.2 積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)—無差調(diào)節(jié) 71
4.3.3 積分速度對于調(diào)節(jié)過程的影響 72
4.4 微分調(diào)節(jié)（D調(diào)節(jié)） 72
4.5 比例積分微分調(diào)節(jié)（PID調(diào)節(jié)） 73
4.5.1 比例積分（PI）調(diào)節(jié) 73
4.5.2 比例微分調(diào)節(jié) 76
4.5.3 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律及其基本
特征 77
4.6 數(shù)字PID控制 79
4.6.1 數(shù)字PID控制算法 79
4.6.2 改進(jìn)的數(shù)字PID算法 80
4.7 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定 82
4.7.1 PID參數(shù)整定的基本原則 83
4.7.2 PID參數(shù)的工程整定方法 83
4.7.3 PID參數(shù)的自整定方法 88
4.7.4 數(shù)字PID參數(shù)的整定 89
4.8 智能PID控制方法 90
4.8.1 模糊PID控制 90
4.8.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制 91
4.8.3 專家智能自整定PID控制 92
4.9 基于MATLAB的PID控制
仿真 92
4.9.1 P、I、D及其組合控制的仿真 92
4.9.2 抗積分飽和控制方法的仿真 95
4.9.3 改進(jìn)的微分控制方法的仿真 97
4.9.4 PID參數(shù)工程整定的仿真 100
本章小結(jié) 103
習(xí)題 103
第5章 串級控制 106
5.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理 106
5.1.1 串級控制系統(tǒng)的基本概念 106
5.1.2 串級控制系統(tǒng)的組成 108
5.1.3 串級控制系統(tǒng)的工作過程 108
5.2 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 109
5.3 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 113
5.3.1 主、副回路的設(shè)計(jì)方法 113
5.3.2 主、副控制器正、反作用方式的
確定 117
5.3.3 防止控制器積分飽和的措施 118
5.4 串級控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)
整定 120
5.5 串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例 122
5.6 串級控制的MATLAB仿真 124
本章小結(jié) 126
習(xí)題 126
第6章 特殊控制方法 128
6.1 比值控制系統(tǒng) 128
6.1.1 比值控制系統(tǒng)的基本概念 128
6.1.2 比值控制系統(tǒng)的分析 128
6.1.3 比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 131
6.1.4 比值控制系統(tǒng)的實(shí)施 132
6.1.5 比值控制系統(tǒng)的整定 136
6.1.6 比值控制系統(tǒng)中的若干問題 136
6.2 均勻控制系統(tǒng) 138
6.2.1 均勻控制的概念 138
6.2.2 均勻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 140
6.2.3 控制器的參數(shù)整定 142
6.3 分程控制系統(tǒng) 143
6.3.1 基本概念 143
6.3.2 分程控制的應(yīng)用 143
6.3.3 分程閥總流量特性的改善 146
6.4 選擇性控制系統(tǒng) 148
6.4.1 基本概念 148
6.4.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用 148
6.4.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 151
6.4.4 積分飽和及其防止措施 151
6.5 閥位控制系統(tǒng) 152
6.5.1 基本概念 152
6.5.2 閥位控制系統(tǒng)的應(yīng)用 153
6.5.3 閥位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與整定 154
6.6 特殊控制的MATLAB仿真 155
6.6.1 比值控制的MATLAB仿真 155
6.6.2 均勻控制的MATLAB仿真 158
本章小結(jié) 161
習(xí)題 161
第7章 補(bǔ)償控制 163
7.1 補(bǔ)償控制的基本原理與結(jié)構(gòu) 163
7.2 前饋控制系統(tǒng) 164
7.2.1 前饋控制系統(tǒng)的概念 164
7.2.2 前饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 165
7.3 大遲延過程系統(tǒng) 168
7.3.1 Smith預(yù)估器 168
7.3.2 大林（Dahlin）算法 171
7.4 補(bǔ)償控制的MATLAB仿真 176
7.4.1 前饋控制仿真 176
7.4.2 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制仿真 178
本章小結(jié) 180
習(xí)題 180
第8章 關(guān)聯(lián)分析與解耦控制 182
8.1 控制回路間的關(guān)聯(lián) 182
8.1.1 控制回路間的耦合 182
8.1.2 被控對象的典型耦合結(jié)構(gòu) 183
8.1.3 耦合程度分析方法 184
8.2 相對增益矩陣 185
8.2.1 相對增益矩陣的定義 185
8.2.2 相對增益的計(jì)算 185
8.2.3 第二放大系數(shù)qij的直接計(jì)算法 186
8.2.4 相對增益矩陣的特性 187
8.3 減少及消除耦合的方法 189
8.4 解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 190
8.4.1 前饋補(bǔ)償解耦法 190
8.4.2 反饋解耦法 192
8.4.3 對角陣解耦法 192
8.4.4 單位陣解耦法 194
8.4 關(guān)聯(lián)分析與解耦控制的
MATLAB仿真 195
本章小結(jié) 199
習(xí)題 199
第9章 模糊控制 201
9.1 概述 201
9.2 模糊集合的基本概念 202
9.2.1 模糊集合 202
9.2.2 模糊集的基本運(yùn)算 203
9.3 模糊關(guān)系 205
9.3.1 普通關(guān)系 205
9.3.2 模糊關(guān)系 206
9.3.3 模糊變換 208
9.3.4 模糊決策 208
9.4 模糊推理 209
9.4.1 模糊邏輯 209
9.4.2 模糊語言算子 209
9.4.3 模糊推理 211
9.5 模糊控制器原理及設(shè)計(jì) 213
9.5.1 模糊控制系統(tǒng)的組成 213
9.5.2 模糊控制原理 213
9.5.3 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 214
9.6 工業(yè)電阻爐溫度模糊控制系統(tǒng) 224
9.6.1 系統(tǒng)簡介 224
9.6.2 電阻爐溫度模糊控制器設(shè)計(jì) 224
9.6.3 控制效果 227
9.7 浮選過程模糊控制系統(tǒng) 227
9.7.1 浮選工藝過程 227
9.7.2 浮選過程模糊控制器設(shè)計(jì) 228
9.7.3 控制效果 230
9.8 模糊控制的MATLAB仿真 231
本章小結(jié) 233
習(xí)題 234
第10章 預(yù)測控制 235
10.1 模型預(yù)測控制的基本原理 235
10.2 動(dòng)態(tài)矩陣控制 236
10.2.1 預(yù)測模型 236
10.2.2 滾動(dòng)優(yōu)化 237
10.2.3 反饋校正 238
10.2.4 算法實(shí)現(xiàn) 240
10.2.5 參數(shù)選擇 241
10.2.6 DMC的主要特征和優(yōu)點(diǎn) 242
10.3 模型算法控制 243
10.3.1 具有簡易性能指標(biāo)的MAC
算法 243
10.3.2 具有一般性能指標(biāo)的MAC
算法 246
10.3.3 算法實(shí)現(xiàn) 248
10.3.4 MAC的主要特征和優(yōu)點(diǎn) 249
10.4 廣義預(yù)測控制算法 250
10.4.1 廣義預(yù)測控制基本理論 250
10.4.2 基于Toeplitz預(yù)測方程的廣義
預(yù)測控制算法 256
10.5 基于MATLAB的預(yù)測控制
仿真 259
10.5.1 動(dòng)態(tài)矩陣控制（DMC）仿真 259
10.5.2 廣義預(yù)測控制（GPC）仿真 261
本章小結(jié) 264
習(xí)題 265
第11章 先進(jìn)控制 266
11.1 自適應(yīng)控制 266
11.1.1 自適應(yīng)控制概述 266
11.1.2 模型參考自適應(yīng)控制 267
11.1.3 自校正控制 269
11.2 智能控制 276
11.2.1 智能控制基礎(chǔ) 276
11.2.2 智能控制的理論結(jié)構(gòu) 277
11.2.3 遞階控制 278
11.2.4 基于知識(shí)的專家控制 280
11.2.5 仿人智能控制 281
11.2.6 神經(jīng)控制 284
11.3 魯棒控制 288
11.3.1 基本概念 288
11.3.2 H∞優(yōu)化與魯棒控制 289
11.3.3 標(biāo)準(zhǔn)H∞控制 290
11.3.4 H∞控制的求解 291
本章小結(jié) 294
習(xí)題 294
附錄A 工藝流程圖中的儀表圖例
符號(hào) 295
參考文獻(xiàn) 296