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绪论1

第一章 自动控制系统基本概念3

第一节 化工自动化的主要内容3

第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式4

一、自动控制系统的基本组成4

二、自动控制系统的表示形式5

第三节 自动控制系统的分类10

第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标11

一、控制系统的静态与动态11

二、控制系统的过渡过程11

三、控制系统的品质指标13

四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素15

习题与思考题16

第二章 过程特性及其数学模型18

第一节 化工过程的特点及其描述方法18

第二节 对象数学模型的建立20

一、建模目的20

二、机理建模20

三、实验建模24

第三节 描述对象特性的参数26

一、放大系数K26

二、时间常数T27

三、滞后时间τ29

习题与思考题32

第三章 检测仪表与传感器34

第一节 概述34

一、测量过程与测量误差34

二、仪表的性能指标34

三、工业仪表的分类37

第二节 压力检测及仪表38

一、压力单位及测压仪表38

二、弹性式压力计39

三、电气式压力计41

四、智能型压力变送器44

五、压力计的选用及安装46

第三节 流量检测及仪表48

一、概述48

二、差压式流量计49

三、转子流量计54

四、椭圆齿轮流量计59

五、电磁流量计60

六、漩涡流量计61

七、质量流量计62

八、流量测量仪表的选型63

第四节 物位检测及仪表65

一、概述65

二、差压式液位变送器67

三、电容式物位传感器69

四、核辐射物位计70

五、磁致伸缩式液位计71

六、光纤式液位计71

七、称重式液罐计量仪74

八、物位测量仪表的选型75

第五节 温度检测及仪表76

一、温度检测方法76

二、热电偶温度计79

三、热电阻温度计86

四、光纤温度传感器87

五、电动温度变送器89

六、一体化温度变送器90

七、智能式温度变送器91

八、测温仪表的选用及安装92

第六节 现代检测技术与传感器的发展94

一、软测量技术的发展94

二、现代传感器技术的发展95

第七节 显示仪表97

一、数字式显示仪表98

二、无笔、无纸记录仪99

三、虚拟显示仪表100

习题与思考题100

附录一 常用压力表规格及型号103

附录二 铂铑10-铂热电偶分度表104

附录三 镍铬-铜镍热电偶分度表106

附录四 镍铬-镍硅热电偶分度表107

附录五 铂电阻分度表109

附录六 铜电阻（Cu50）分度表110

附录七 铜电阻（Cu100）分度表111

第四章 自动控制仪表112

第一节 概述112

第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响112

一、双位控制113

二、比例控制114

三、积分控制117

四、微分控制118

第三节 模拟式控制器119

一、基本构成原理及部件119

二、DDZ-Ⅲ型电动控制器120

第四节 数字式控制器122

一、数字式控制器的主要特点122

二、数字式控制器的基本构成123

三、KMM型可编程序调节器125

第五节 可编程序控制器126

一、概述126

二、可编程序控制器的基本组成128

三、可编程序控制器的编程语言130

四、OMRON C系列PLC131

五、应用示例135

习题与思考题139

第五章 执行器140

第一节 气动执行器140

一、气动执行器的结构与分类140

二、控制阀的流量特性143

三、控制阀的选择146

四、气动执行器的安装和维护148

第二节 电动执行器148

第三节 电-气转换器及电-气阀门定位器149

一、电-气转换器149

二、电-气阀门定位器150

第四节 数字阀与智能控制阀150

一、数字阀150

二、智能控制阀151

习题与思考题151

第六章 简单控制系统153

第一节 简单控制系统的结构与组成153

第二节 简单控制系统的设计154

一、被控变量的选择154

二、操纵变量的选择156

三、测量元件特性的影响158

四、控制器控制规律的选择160

五、简单控制系统设计实例163

第三节 控制器参数的工程整定164

一、临界比例度法165

二、衰减曲线法165

三、经验凑试法166

习题与思考题168

第七章 复杂控制系统170

第一节 串级控制系统170

一、概述170

二、串级控制系统的工作过程172

三、串级控制系统的特点174

四、串级控制系统中副回路的确定174

五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择177

六、控制器参数的工程整定179

第二节 均匀控制系统180

一、均匀控制的目的180

二、均匀控制方案181

第三节 比值控制系统182

一、概述182

二、比值控制系统的类型183

三、比值控制系统的几个问题185

第四节 前馈控制系统186

一、前馈控制系统及其特点186

二、前馈控制的主要形式188

三、前馈控制的应用场合190

第五节 选择性控制系统190

一、基本概念190

二、选择性控制系统的类型191

三、积分饱和及其防止195

第六节 分程控制系统196

一、概述196

二、分程控制的应用场合197

三、分程控制中的几个问题199

习题与思考题199

第八章 新型控制系统201

第一节 自适应控制系统201

一、变增益自适应控制201

二、模型参考自适应控制系统202

三、直接优化目标函数的自适应控制系统202

四、自校正控制系统202

第二节 预测控制203

一、预测控制的基本结构203

二、预测控制的特点及应用204

第三节 其他新型控制系统205

一、智能控制205

二、专家控制系统206

三、模糊控制系统208

四、神经元网络控制208

五、故障检测与故障诊断210

六、解耦控制系统212

七、推断控制系统214

八、鲁棒控制214

习题与思考题215

第九章 计算机控制系统216

第一节 概述216

一、计算机控制系统的组成216

二、计算机控制系统的特点217

三、计算机控制系统的发展过程217

第二节 集散控制系统219

一、集散控制系统的特点219

二、集散控制系统的基本构成220

三、CENTUM-CS集散控制系统220

第三节 现场总线控制系统227

一、现场总线控制系统的特点227

二、现场总线国际标准化229

三、主要的现场总线系统简介229

第四节 网络控制系统230

一、概述230

二、网络控制系统的分类232

习题与思考题233

第十章 典型化工单元的控制方案235

第一节 流体输送设备的控制方案235

一、离心泵的控制方案235

二、往复泵的控制方案236

三、压气机的控制方案237

四、离心式压缩机的防喘振控制238

第二节 传热设备的自动控制240

一、一般传热设备的控制240

二、锅炉设备的自动控制244

第三节 精馏塔的自动控制249

一、工艺要求249

二、精馏塔的干扰因素250

三、精馏塔的控制方案251

第四节 化学反应器的自动控制254

一、化学反应器的控制要求254

二、釜式反应器的温度自动控制255

三、固定床反应器的自动控制256

四、流化床反应器的自动控制257

第五节 生化过程的控制258

一、常用生化过程控制258

二、青霉素发酵过程控制260

三、啤酒发酵过程控制260

习题与思考题261

参考文献263