過程控制系統(tǒng)

第1章  緒論 1
1.1  過程控制發(fā)展概況 1
1.2  過程控制的特點(diǎn) 3
1.3  過程控制系統(tǒng)的組成及其分類 4
1.3.1  過程控制系統(tǒng)的組成 4
1.3.2  過程控制系統(tǒng)的分類 8
1.4  “過程控制”課程的性質(zhì)和任務(wù) 9
思考題與習(xí)題 10
第2章  被控過程特性及其數(shù)學(xué)模型 11
2.1  被控過程的數(shù)學(xué)模型 11
2.2  工業(yè)過程數(shù)學(xué)模型建立 12
2.2.1  機(jī)理建模方法 12
2.2.2  系統(tǒng)辨識(shí)法（實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?nbsp;14
2.2.3  混合建模法 15
2.3  單容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 16
2.3.1  自平衡過程的動(dòng)態(tài)特性 16
2.3.2  無自平衡過程的動(dòng)態(tài)特性 18
2.4  多容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 19
2.4.1  具有自平衡能力的雙容過程 19
2.4.2  不具有自平衡能力的雙容過程 21
2.5  用響應(yīng)曲線法辨識(shí)過程的數(shù)學(xué)模型 22
2.5.1  無滯后一階慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)確定 22
2.5.2  一階純滯后慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)確定 23
2.5.3  二階環(huán)節(jié)的參數(shù)確定 24
2.5.4  n階環(huán)節(jié)的參數(shù)確定 24
2.6  最小二乘法辨識(shí)過程的模型 25
思考題與習(xí)題 26
第3章  過程控制系統(tǒng)——單回路控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) 27
3.1  過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概述 27
3.1.1  對(duì)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 28
3.1.2  過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 28
3.1.3  過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 29
3.1.4  過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的若干問題 29
3.2  控制方案設(shè)計(jì) 30
3.2.1  過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 30
3.2.2  被控變量確定 31
3.2.3  控制變量確定 32
3.3  過程控制系統(tǒng)設(shè)備選擇 39
3.3.1  測(cè)量?jī)x表與傳感器選型原則 39
3.3.2  執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）選擇 42
3.3.3  控制器（調(diào)節(jié)器）選擇 44
3.4  簡(jiǎn)單過程控制系統(tǒng)的投運(yùn)和控制器參數(shù)整定 45
3.4.1  簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)投運(yùn) 45
3.4.2  控制器參數(shù)整定 46
3.5  單回路控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例 51
3.5.1  噴霧式干燥設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 51
3.5.2  貯槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 53
思考題與習(xí)題 54
第4章  復(fù)雜過程控制系統(tǒng) 57
4.1  串級(jí)控制 57
4.1.1  串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作過程 57
4.1.2  串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析 59
4.1.3  串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 64
4.1.4  串級(jí)控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定 65
4.1.5  串級(jí)控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 67
4.2  前饋控制 69
4.2.1  前饋控制系統(tǒng)的基本概念 69
4.2.2  前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 72
4.2.3  前饋控制的選用與穩(wěn)定性 76
4.2.4  前饋控制系統(tǒng)的工程整定 76
4.2.5  前饋控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 79
4.3  大滯后補(bǔ)償控制 82
4.3.1  大滯后過程與常規(guī)控制方案 82
4.3.2  大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制 85
4.3.3  大滯后過程的采樣控制 87
4.3.4  大滯后控制系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用舉例 88
4.4  比值控制 92
4.4.1  常用的比值控制方案 93
4.4.2  比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與整定 95
4.4.3  比值控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 96
4.5  分程與選擇性控制 97
4.5.1  分程控制系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) 97
4.5.2  分程控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 99
4.5.3   選擇性控制系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) 101
4.5.4  選擇性控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 103
4.5.5  選擇性控制系統(tǒng)中的積分飽和與防止 103
4.6  多變量解耦控制 105
4.6.1  概述 105
4.6.2  相對(duì)增益及其性質(zhì) 106
4.6.3  復(fù)雜過程控制通道的選擇 113
4.6.4  耦合過程控制器參數(shù)整定 116
4.6.5  解耦設(shè)計(jì) 117
4.6.6  解耦控制中的一些問題 120
4.7  計(jì)算機(jī)過程控制 122
4.7.1  計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn) 123
4.7.2  數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì) 126
4.7.3  計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 135
思考題與習(xí)題 139
第5章  先進(jìn)過程控制 146
5.1  預(yù)測(cè)控制 146
5.1.1  概述 146
5.1.2  預(yù)測(cè)控制的基本原理 147
5.1.3  預(yù)測(cè)控制的實(shí)現(xiàn) 152
5.1.4  預(yù)測(cè)控制的工業(yè)應(yīng)用 153
5.2  模糊控制 158
5.2.1  模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 158
5.2.2  模糊控制器工作原理 163
5.2.3  模糊控制器的設(shè)計(jì) 166
5.2.4  模糊控制器的改進(jìn) 172
5.2.5  模糊控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 174
5.3  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 178
5.3.1  神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的基本原理與結(jié)構(gòu) 178
5.3.2  神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的模型 182
5.3.3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 186
5.3.4  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 189
5.3.5  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 191
思考題與習(xí)題 198
第6章  聚類融合控制 200
6.1  聚類融合控制的基本概念 200
6.1.1  問題的提出 200
6.1.2  聚類融合控制的基本思想 200
6.2  聚類融合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 201
6.3  模式窗口及時(shí)間序列融合 202
6.3.1  模式窗口的概念 202
6.3.2  融合窗口及其選擇 203
6.4  聚類融合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 204
6.4.1  輸入信息空間 204
6.4.2  聚類融合空間 206
6.4.3  類別空間 207
6.4.4  控制輸出空間 208
6.5  類別空間的特性 209
6.5.1  類別空間坐標(biāo)系統(tǒng) 209
6.5.2  定性類別空間 210
6.5.3  過程行為的基本類別 211
6.5.4  行為空間和行為軌跡 212
6.6  ART在聚類融合控制中的應(yīng)用 213
6.6.1  ART神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 213
6.6.2   ART-2的參數(shù)設(shè)計(jì) 213
6.7  ART-2應(yīng)用中的幾個(gè)實(shí)際問題 218
6.7.1  小幅值分量特征的判別 218
6.7.2  幅值大小的問題 219
6.8  時(shí)間序列信息融合的結(jié)構(gòu) 220
6.8.1  集中式和分布式融合 220
6.8.2  用二進(jìn)制編碼進(jìn)行二次融合 222
6.9  模糊聚類融合控制 224
6.9.1  模糊控制存在的問題 224
6.9.2  模糊聚類融合控制的基本思想 226
6.9.3  模糊聚類融合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 227
6.9.4  模糊聚類融合控制的設(shè)計(jì) 228
6.10  聚類融合控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 229
6.10.1  概述 229
6.10.2  循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)介 229
6.10.3  循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程聚類融合控制 230
思考題與習(xí)題 239
第7章  計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) 240
7.1  概述 240
7.1.1  集散控制系統(tǒng)的組成 240
7.1.2  集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 242
7.1.3  集散控制系統(tǒng)的發(fā)展 242
7.2  集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制站 243
7.2.1  參數(shù)控制 245
7.2.2  邏輯和順序控制 251
7.2.3  數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) 254
7.3  集散控制系統(tǒng)的操作員站和工程師站 255
7.3.1  操作員站和工程師站的功能 255
7.3.2  操作員站和工程師站的硬設(shè)備 256
7.3.3  操作員站和工程師站的軟件 257
7.4  集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與通信 261
7.4.1  概述 261
7.4.2  網(wǎng)絡(luò)技術(shù)初步 261
7.4.3  信息傳輸技術(shù)初步 263
7.4.4  典型系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 265
7.5  集散控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì) 267
7.5.1  工程化設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 267
7.5.2  集散控制系統(tǒng)的方案論證 268
7.5.3  集散控制系統(tǒng)的評(píng)估 268
7.5.4  集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) 270
思考題與習(xí)題 271
第8章  過程控制工程應(yīng)用實(shí)例 272
8.1  化肥廠H2/N2比例控制 272
8.2  氯乙烯精餾過程控制 275
8.3  TDC-3000在聚苯乙烯裝置上的應(yīng)用 277
8.4  CENTUM系統(tǒng)在合成氨裝置中的應(yīng)用 282
思考題與習(xí)題 284
附錄A  信息融合基礎(chǔ)知識(shí) 285
A.1  自適應(yīng)諧振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 285
A.1.1  自適應(yīng)諧振理論 285
A.1.2  ART-2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 289
A.2  模式識(shí)別和聚類分析基礎(chǔ) 295
A.2.1  模式和模式空間 295
A.2.2  模式類和類別空間 295
A.2.3  模式識(shí)別 296
A.2.4  聚類分析 296
A.3  多傳感器信息融合 297
A.3.1  多傳感器系統(tǒng) 297
A.3.2  多傳感器的信息融合 298
A.3.3  多傳感器信息融合的方法 301
參考文獻(xiàn) 305