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1 自动控制系统概述 1

1.1 自动化及仪表发展概况 1

1.2 自动控制系统及类型 2

1.2.1 自动控制系统 2

1.2.2 自动控制系统结构分类 4

1.3 静态和动态 7

1.4 闭环控制系统的过渡过程及其控制指标 7

1.4.1 闭环控制系统的过渡过程 7

1.4.2 闭环控制系统的控制指标 9

1.5 自动控制系统的实现方式 11

2 过程特性 15

2.1 过程特性的一般分析 15

2.1.1 放大系数K 15

2.1.2 时间常数T 17

2.1.3 时滞て 19

2.2 过程特性参数的实验测定方法 21

2.2.1 阶跃扰动法 21

2.2.2 矩形脉冲扰动法 22

2.2.3 周期扰动法 22

2.2.4 统计相关法 22

3 检测、变送与显示 24

3.1 检测仪表的精度等级、变送器量程和零点 24

3.1.1 仪表精度等级和量程的选择 24

3.1.2 变送器量程调整，零点调整和零点迁移 25

3.2 温度检测与变送 28

3.2.1 温度检测元件 28

3.2.2 温度变送 33

3.3 流量、液位、压力的检测与变送 36

3.3.1 检测元件 36

3.3.2 流量、液位和压力的检测信号变送 43

3.4 成分、物性的检测 47

3.4.1 成分检测 47

3.4.2 物性检测 49

3.4.3 成分、物性检测的静态特性和影响静态特性的误差因素及排除措施 50

3.4.4 成分、物性检测的动态特性 51

3.5 显示仪表 52

3.5.1 数字式显示仪表 53

3.5.2 当前显示仪表的发展动态 55

4 执行器 57

4.1 气动薄膜调节阀的结构、类型及材质 57

4.1.1 气动薄膜调节阀的结构 57

4.1.2 气动薄膜调节阀的类型 59

4.1.3 气动薄膜调节阀的材质 62

4.2 调节阀的静态特性——流量特性 62

4.2.1 调节阀的理想流量特性 62

4.2.2 调节阀的工作流量特性 64

4.3 调节阀的动态特性及变差 66

4.3.1 调节阀的动态特性 66

4.3.2 调节阀的变差 66

4.4 调节阀的选择与口径的确定 66

4.4.1 调节阀的选择 66

4.4.2 调节阀口径的确定 68

4.5 阀门定位器 69

4.5.1 电-气阀门定位器 69

4.5.2 阀门定位器的作用 70

4.6 调节阀的安装、使用 71

5 控制器 73

5.1 控制器的基本控制规律 73

5.1.1 连续PID控制算法 74

5.1.2 离散PID控制算法 84

5.2 连续控制系统控制器 86

5.2.1 模拟式控制器——DDZ-Ⅲ型电动单元调节器 87

5.2.2 数字式控制器——可编程调节器 89

5.3 程序（顺序）控制系统控制器——可编程控制器 94

5.3.1 可编程控制器的特点 94

5.3.2 可编程控制器的结构和工作原理 95

6 简单控制系统的设计、投运及调节器参数的工程整定 101

6.1 过程控制系统设计的基本方法和主要内容 101

6.1.1 过程控制系统设计的基本方法 101

6.1.2 过程控制系统设计的主要内容 102

6.2 简单控制系统的设计 102

6.2.1 被控变量的选择 103

6.2.2 操纵变量的选择 104

6.2.3 检测变送环节对控制系统的影响 106

6.2.4 调节器控制规律及作用方向的选择 107

6.2.5 气动薄膜调节阀的选择 109

6.3 简单控制系统的投运 110

6.3.1 投运前的准备 110

6.3.2 投运过程 111

6.4 调节器参数的工程整定 111

6.4.1 经验法 112

6.4.2 衰减曲线法 114

6.4.3 临界比例度法 115

6.5 简单控制系统设计举例 117

6.5.1 贮槽液位控制系统设计 117

6.5.2 喷雾式干燥设备控制系统设计 117

7 复杂控制系统 119

7.1 串级控制系统 119

7.1.1 串级控制系统的基本概念 119

7.1.2 串级控制系统的特点及适用场合 122

7.1.3 串级控制系统的设计 126

7.1.4 串级控制系统的投运和参数整定 128

7.2 均匀控制系统 129

7.2.1 均匀控制系统的目的和要求 129

7.2.2 均匀控制系统的形式 130

7.2.3 调节器控制规律和调节器参数的选择 131

7.3 比值控制系统 132

7.3.1 比值控制系统的类型 132

7.3.2 比值系数K的计算 135

7.3.3 比值控制系统的构成方案 137

7.3.4 比值控制系统的整定 138

7.3.5 比值控制系统的变型式 138

7.4 分程控制系统 138

7.4.1 分程控制的应用 139

7.4.2 分程控制对调节阀的要求 141

7.5　前馈控制系统 142

7.5.1　前馈控制的基本概念 142

7.5.2　前馈控制系统的类型 143

7.5.3　前馈补偿装置的构成方法 145

7.5.4　前馈参数整定 147

7.5.5　前馈控制系统的应用 147

7.6　选择性控制系统 148

7.6.1　选择性控制系统的概念 148

7.6.2　选择性控制系统的类型 148

7.6.3　积分饱和及其防止措施 151

7.6.4　选择性控制系统的选型 152

8　新型控制系统 154

8.1　采用阀位调节器的双重控制系统 154

8.2　非线性控制系统 156

8.2.1　位式控制 156

8.2.2　非线性过程的变增益控制（连续的非线性调节器） 157

8.2.3　具有不灵敏区的PI控制（断续的非线性调节器） 157

8.3　采用计算指标的控制系统 158

8.4　纯滞后补偿控制系统 159

8.5　差拍控制系统 161

8.6　解耦控制系统 161

8.6.1　系统的关联分析 162

8.6.2　减少与解除耦合的方法 164

8.7　推断控制系统 166

8.8　预测控制系统 167

8.9　自适应控制系统 168

8.10　智能控制 169

9 集散控制系统及现场总线控制系统 172

9.1　集散控制系统 172

9.1.1　集散控制系统的特点 172

9.1.2　集散控制系统的发展概况 173

9.1.3　集散控制系统的网络通信 178

9.1.4　集散控制系统典型示例 180

9.1.5　集散控制系统的功能实现 184

9.2　现场总线控制系统 184

9.2.1　现场总线特点 184

9.2.2　现场总线标准 184

9.2.3　现场总线的完整模型 186

9.2.4　现场总线控制系统举例 187

10　生产过程控制方案 189

10.1　流体输送设备的控制方案 189

10.1.1　泵的控制方案 189

10.1.2　压缩机的控制方案 193

10.2　传热设备的控制方案 197

10.2.1　两侧均无相变的换热器的控制方案 198

10.2.2　载热体进行冷凝的蒸汽加热器的控制方案 200

10.2.3　载热体进行汽化的氨冷器的控制方案 202

10.2.4　管式加热炉的控制方案 202

10.2.5　硅酸盐电阻式工业窑炉温度控制方案 205

10.3　锅炉设备的控制方案 207

10.3.1　锅炉汽包水位控制系统 207

10.3.2　燃烧过程控制系统 212

10.4　精馏塔的控制方案 213

10.4.1　工艺要求 213

10.4.2　扰动分析及操纵变量和被控变量的选择 213

10.4.3　产品质量的开环控制方案 215

10.4.4　按精馏段指标的控制方案 216

10.4.5　按提馏段指标的控制方案 219

10.4.6　压力控制 219

10.4.7　精馏塔的新型控制方案 222

10.4.8　精馏塔的节能控制方案 225

10.5　化学反应器的控制方案 227

10.5.1　反应器的控制要求及被控变量的选择 227

10.5.2　反应器的控制方案 228

10.5.3　化学反应器控制方案举例 232

10.6　发酵过程控制方案 235

10.6.1　常用发酵过程控制方案 235

10.6.2　青霉素发酵过程控制方案 238

10.6.3　啤酒发酵过程控制方案 240

附录 243

参考文献 326

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