過程控制系統與儀錶(第2版)（簡體書）

本書為普通高等教育“十一五”規劃教材，並入選“十三五”國家重點出版物出版規劃項目。
本書針對自動化儀錶與過程控制*新技術與工程應用，深入分析了過程控制常用(溫度、壓力、流量、液位、成分)檢測儀錶、控制儀錶、執行器、本安防爆系統的工作原理；討論了過程動態特性數學建模方法、單回路控制系統設計與參數整定，以及複雜(如串級、前饋、比值、均勻、分程、選擇、大延遲補償、解耦、雙重等)控制系統的工作原理與設計方法；簡要介紹了先進控制技術(自適應控制、預測控制、模糊控制、推理控制、專家控制、仿人控制)的相關知識；對DDC系統、DCS及PLC在過程控制中的應用進行了較為系統的論述，簡單介紹了現場總線技術、控制系統網絡的現狀及發展趨勢。*後對兩個典型過程控制系統的工程實例進行了深入分析。全書共10章，每章均附有思考題與習題。
本書可作為自動化專業及石化、電力、輕工、環境工程等專業的教材或參考書，也可供設計院所和企業過程控制工程技術人員參考。

序
前言
第1章緒論1
1.1過程控制的特點1
1.2過程控制的發展概況3
1.2.1過程控制裝置與系統的發展3
1.2.2過程控制策略與算法的發展4
1.2.3過程控制技術的現狀與發展趨勢5
1.3過程控制系統分類及其性能指標6
1.3.1過程控制系統的分類6
1.3.2過程控制系統的性能指標8
思考題與習題14
第2章檢測儀錶15
2.1檢測儀錶的性能指標15
2.2溫度檢測及儀錶18
2.2.1溫度檢測方法18
2.2.2熱電偶19
2.2.3熱電阻24
2.2.4溫度顯示與記錄26
2.2.5溫度變送器29
2.3壓力檢測及儀錶35
2.3.1壓力檢測方法35
2.3.2彈性式壓力檢測36
2.3.3電氣式壓力檢測38
2.3.4智能式差壓變送器43
2.4流量檢測及儀錶44
2.4.1基本概念44
2.4.2差壓式流量檢測44
2.4.3轉子流量檢測46
2.4.4橢圓齒輪流量檢測47
2.4.5渦輪流量檢測48
2.4.6電磁流量檢測49
2.4.7旋渦式流量檢測50
2.4.8超聲波流量檢測51
2.4.9質量流量檢測53
2.5物位檢測及儀錶53
2.5.1靜壓式液位檢測54
2.5.2電容式物位檢測56
2.5.3超聲波液位檢測58
2.6成分檢測及儀錶58
2.6.1氧化鋯氧分析儀59
2.6.2氣相色譜分析儀60
2.6.3紅外線氣體分析儀64
2.6.4pH計66
思考題與習題68
第3章控制儀錶70
3.1基本控制規律及特點70
3.1.1位式控制71
3.1.2比例（P）控制71
3.1.3比例積分（PI）控制73
3.1.4比例微分（PD）控制74
3.1.5比例積分微分（PID）控制75
3.2模擬式控制器75
3.2.1DDZⅢ型儀錶的特點75
3.2.2DDZⅢ型控制器的組成與操作76
3.2.3全刻度指示控制器的線路實例77
3.3數字式PID控制器85
3.3.1SLPC單回路可編程控制器的電路
原理86
3.3.2SLPC的PID數字控制算法88
3.3.3SLPC單回路可編程控制器的編程
語言與用戶編程93
3.3.4用戶程序的寫入和調試99
思考題與習題99
第4章執行器及安全柵101
4.1執行器101
4.1.1氣動調節閥101
4.1.2電/氣轉換器109
4.1.3閥門定位器110
4.1.4電/氣閥門定位器110
4.1.5電動調節閥111
4.1.6智能調節閥112
4.2安全火花防爆系統與安全柵112
4.2.1安全防爆的基本概念113
4.2.2安全火花防爆系統113
4.2.3安全柵的工作原理114
4.3現場儀錶電路的本安設計118
思考題與習題118
第5章被控過程的數學模型120
5.1被控過程數學模型的作用與要求120
5.2建立被控過程數學模型的方法121
5.3機理法建模123
5.3.1機理法建模的基本原理123
5.3.2單容過程建模124
5.3.3多容過程建模130
5.4測試法建模133
5.4.1階躍響應曲線法建模134
5.4.2測定動態特性的頻域法141
5.4.3測定動態特性的統計分析法143
5.4.4最小二乘法建立被控過程的數學
模型160
思考題與習題166
第6章簡單控制系統設計與參數
整定168
6.1簡單控制系統的結構與組成168
6.2簡單控制系統設計169
6.2.1過程控制系統方案設計的基本
要求、主要內容與設計步驟169
6.2.2被控參數與控制變量的選擇171
6.2.3檢測環節、執行器及控制器正反
作用選擇179
6.3控制規律對控制品質的影響與控制
規律選擇184
6.3.1控制規律對控制品質的影響
分析184
6.3.2控制規律的選擇189
6.4控制器參數的工程整定方法190
6.4.1穩定邊界法191
6.4.2衰減曲線法192
6.4.3響應曲線法193
6.4.4經驗法196
6.4.5幾種控制器參數工程整定方法的
比較197
6.5簡單控制系統設計實例198
6.5.1生產過程概述198
6.5.2控制方案設計198
6.5.3控制器參數整定201
思考題與習題202
第7章複雜控制系統204
7.1串級控制系統204
7.1.1串級控制系統基本結構與工作
原理204
7.1.2串級控制系統特點及其分析208
7.1.3串級控制系統設計與參數整定213
7.2前饋控制系統218
7.2.1前饋控制工作原理及其特點 218
7.2.2前饋控制系統的結構 220
7.3大滯後過程控制系統224
7.3.1大滯後過程的採樣控制 225
7.3.2大滯後過程Simth預估補償
控制 225
7.4比值控制系統227
7.4.1比值控制系統種類 228
7.4.2比值控制系統的設計與參數
整定 230
7.5均勻控制系統232
7.5.1均勻控制系統的工作原理及
特點232
7.5.2均勻控制方案234
7.5.3均勻控制系統參數整定235
7.6分程控制系統236
7.6.1分程控制系統的工作原理及
類型236
7.6.2分程控制系統的設計及工業
應用238
7.7選擇性控制系統241
7.7.1選擇性控制系統的類型241
7.7.2選擇性控制系統設計原則243
7.8解耦控制系統244
7.8.1被控過程的耦合現象及對過程
控制的影響245
7.8.2解耦控制系統設計246
7.8.3解耦控制的進一步討論248
7.9雙重控制系統254
7.9.1雙重控制系統工作原理分析254
7.9.2雙重控制系統設計255
7.9.3雙重控制系統工程應用實例256
思考題與習題257
第8章先進過程控制技術260
8.1概述260
8.2自適應控制261
8.2.1自校正控制系統262
8.2.2模型參考自適應控制系統262
8.3預測控制262
8.3.1模型算法控制263
8.3.2動態矩陣控制265
8.3.3廣義預測控制與內部模型控制267
8.4專家控制267
8.5模糊控制269
8.5.1模糊控制系統的基本結構269
8.5.2模糊控制的幾種實現方法272
8.6神經網絡控制272
8.6.1神經元模型273
8.6.2人工神經網絡模型274
8