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第1章 概述1

1.1过程控制的要求与任务1

1.2过程控制系统的组成与特点3

1.2.1过程控制系统的组成3

1.2.2过程控制系统的特点5

1.3过程控制系统的性能指标6

1.3.1单项性能指标7

1.3.2综合性能指标7

1.4过程控制系统的设计8

1.4.1确定系统变量9

1.4.2确定控制方案10

1.4.3过程控制系统硬件选择10

1.4.4设计安全保护系统11

1.4.5系统调试和投运11

1.5过程控制的发展与趋势12

1.5.1过程控制装置的进展12

1.5.2过程控制策略的进展15

本章小结15

习题16

第2章 被控过程的数学模型17

2.1过程模型概述17

2.1.1被控过程的动态特性17

2.1.2数学模型的表达形式与要求20

2.1.3建立过程数学模型的基本方法23

2.2机理法建模24

2.2.1单容对象的传递函数24

2.2.2多容对象的传递函数28

2.3测试法建模31

2.3.1对象特性的实验测定方法31

2.3.2测定动态特性的时域法32

2.3.3测定动态特性的频域法39

2.4利用MATLAB建立过程模型41

本章小结47

习题47

第3章 执行器49

3.1气动调节阀的结构49

3.1.1气动执行机构49

3.1.2阀50

3.1.3阀门定位器52

3.2调节阀的流量系数52

3.2.1调节阀的流量方程52

3.2.2流量系数的定义53

3.2.3流量系数计算54

3.3调节阀结构特性和流量特性58

3.3.1调节阀的结构特性59

3.3.2调节阀的流量特性61

3.3.3调节阀的可调比65

3.4气动调节阀的选型67

3.4.1调节阀结构形式的选择67

3.4.2调节阀气开与气关形式的选择68

3.4.3调节阀流量特性的选择69

3.4.4调节阀口径的确定70

3.5利用MATLAB确定调节阀的口径76

本章小结82

习题83

第4章PID控制原理84

4.1 PID控制的特点84

4.2比例控制（P控制）85

4.2.1比例控制的调节规律和比例带85

4.2.2比例控制的特点86

4.2.3比例带对控制过程的影响88

4.3比例积分控制（PI控制）90

4.3.1积分控制的调节规律90

4.3.2比例积分控制的调节规律92

4.3.3积分饱和现象与抗积分饱和的措施93

4.4比例积分微分控制（PID控制）95

4.4.1微分控制的调节规律95

4.4.2比例微分控制的调节规律95

4.4.3比例微分控制的特点96

4.4.4比例积分微分控制的调节规律97

4.5数字PID控制98

4.5.1基本的数字PID控制算法99

4.5.2改进的数字PID控制算法100

4.6利用MATLAB实现PID控制规律102

本章小结106

习题107

第5章 简单控制系统108

5.1简单控制系统的分析108

5.1.1控制系统的工作过程108

5.1.2简单控制系统的组成109

5.1.3简单离散控制系统的组成111

5.2简单控制系统的设计112

5.2.1被控变量和操作变量的选择112

5.2.2检测变送仪表的选择115

5.2.3控制器的选型117

5.3简单控制系统的整定121

5.3.1控制器参数整定的基本要求122

5.3.2 PID控制器参数的工程整定123

5.3.3 PID控制器参数的自整定131

5.4简单控制系统的投运133

5.5简单控制系统的故障与处理135

5.6利用MATLAB对简单控制系统进行仿真137

5.6.1利用MATLAB对PID控制器参数进行整定137

5.6.2利用Simulink对PID控制器参数进行自整定140

本章小结144

习题144

第6章 串级控制系统146

6.1串级控制系统的基本概念146

6.1.1串级控制的提出146

6.1.2串级控制系统的组成149

6.1.3串级控制系统的工作过程149

6.2串级控制系统的分析151

6.2.1增强系统的抗干扰能力151

6.2.2改善对象的动态特性153

6.2.3对负荷变化有一定的自适应能力155

6.3串级控制系统的设计155

6.3.1副回路的选择156

6.3.2主、副回路工作频率的选择157

6.3.3主、副控制器的选型160

6.4串级控制系统的整定162

6.4.1逐步逼近法163

6.4.2两步整定法163

6.4.3一步整定法164

6.5串级控制系统的投运165

6.6利用MATLAB对串级控制系统进行仿真165

本章小结171

习题171

第7章 补偿控制系统172

7.1补偿控制的原理172

7.2前馈控制系统173

7.2.1前馈控制的概念173

7.2.2前馈控制系统的结构174

7.2.3前馈控制系统的设计180

7.2.4前馈控制系统的整定184

7.3大迟延控制系统187

7.3.1大迟延系统的概述187

7.3.2大迟延控制系统的设计187

7.4利用MATLAB对补偿控制系统进行仿真194

本章小结197

习题197

第8章 特殊控制系统198

8.1比值控制系统198

8.1.1比值控制的概念198

8.1.2比值控制系统的类型199

8.1.3比值控制系统的设计203

8.1.4控制器的选型和整定210

8.2均匀控制系统212

8.2.1均匀控制的概念212

8.2.2均匀控制系统的设计213

8.2.3均匀控制系统的整定216

8.3分程控制系统217

8.3.1分程控制的概念217

8.3.2分程控制系统的应用218

8.3.3分程控制系统的实施221

8.4自动选择性控制系统224

8.4.1自动选择性控制的概念224

8.4.2自动选择性控制系统的类型224

8.4.3控制器的选型和整定228

8.5利用MATLAB对特殊控制系统进行仿真229

本章小结232

习题233

第9章 解耦控制系统235

9.1解耦控制的基本概念235

9.1.1控制回路间的耦合235

9.1.2被控对象的典型耦合结构236

9.2解耦控制系统的分析237

9.2.1耦合程度的分析237

9.2.2相对增益分析法238

9.2.3减少及消除耦合的方法244

9.3解耦控制系统的设计246

9.3.1前馈补偿解耦法246

9.3.2反馈解耦法249

9.3.3对角阵解耦法250

9.3.4单位阵解耦法251

9.4解耦控制系统的实施252

9.4.1解耦控制系统的稳定性252

9.4.2多变量控制系统的部分解耦253

9.4.3解耦控制系统的简化253

9.5利用MATLAB对解耦控制系统进行仿真254

本章小结258

习题259

第10章 计算机过程控制系统261

10.1计算机过程控制系统简介261

10.2计算机过程控制系统的组成262

10.3计算机过程控制系统的类型263

10.4先进过程控制方法268

本章小结272

习题272

附录A仪表位号273

参考文献275