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目 录1

第一篇过程控制原理和方法1

第一章经典控制理论1

第一节概述1

一、自动控制系统的组成1

二、自动控制系统的分类3

第二节动态特性的数学描述4

一、微分方程描述4

二、拉氏变换、传递函数5

第一节过程控制工程设计概述 1016

三、频率特性9

四、单位阶跃响应11

第三节 方块图和信号流图18

一、方块图18

二、方块图变换20

三、信号流图20

四、梅逊公式22

第四节控制系统的离散模型24

一、离散系统的特点24

二、z变换和脉冲传递函数26

二、特征根和稳定性关系30

一、稳定性的定义30

三、差分方程30

第五节系统的稳定性分析30

三、劳斯稳定判据31

四、奈魁斯特稳定判据33

六、稳定裕度35

五、奈魁斯特判据在对数频率特性图中的应用35

第六节控制系统的闭环响应37

一、性能指标37

二、特征根和性能指标关系38

三、频域性能指标38

四、工业调节器的参数整定39

第一节 概论42

一、系统42

二、数学模型42

第二章现代控制理论基础42

三、系统的分类43

四、现代控制理论43

第二节线性控制系统基本知识44

一、线性系统44

二、能控性与能观性44

三、标准型47

四、最小实现48

五、稳定性的李雅普诺夫判别准则50

六、极点配置51

七、观测器的设计53

九、调节器的设计54

八、动态补偿器的设计54

十、鲁棒调节器56

十一、解耦器的设计57

第三章最优化与最优控制59

第一节最优化问题59

二、线性规划问题的标准型60

三、基本概念和定理60

一、线性规划问题的一般形式60

第二节线性规划60

四、问题的标准化61

五、单纯形法61

六、大M法62

第三节非线性规划62

一、基本理论62

二、一维搜索64

三、无约束极值问题的解法66

四、有约束极值问题的解法68

第四节 动态规划（离散系统）70

一、最优性原理与基本方程70

二、动态规划方法71

三、线性二次型最优控制问题72

第五节大规模离散系统的递阶算法72

一、可分离问题的算法72

二、目标协调法（不可行分解法）73

三、模型协调法（可行分解法）74

第六节最优控制问题75

二、Euler方程76

一、基本概念76

第七节变分法76

三、边界条件77

四、多元泛函的极值问题77

五、有约束的泛函极值问题78

第八节最大值原理78

一、最大值原理79

二、说明和补充79

第九节线性二次型最优控制问题80

三、具有指定稳定度的最优调节81

附录2-4-1b 镍铬－镍硅（镍铬－镍铝）热电偶分度表（GB2614—81

二、定常系统，t=+∞的情形81

一、给定t？＜+∞的情形81

第十节最优控制的数值计算82

一、梯度法82

二、共轭梯度法82

二、Davison法83

三、有约束条件的情形83

第十一节Riccati代数方程的数值解法83

一、微分方程法83

四、Lyapunov方程解法84

三、Newton迭代法84

第十二节动态规划（连续系统）85

第十三节大规模连续系统的递阶算法85

一、目标协调法86

二、关联预估法87

第四章 工业过程的数学模型机理建模及模型降阶88

第一节概述88

一、数学模型基本概念88

二、数学模型的分类88

三、数学模型的作用89

第二节数学模型的等价转换89

四、建立数学模型的方法89

一、微分方程模型转化为状态空间模型90

二、状态空间模型转化为离散化状态空间模型91

三、由离散状态空间模型转化为脉冲传递函数模型92

四、由状态空间模型转化为传递函数模型92

五、由离散状态空间模型转化为差分方程模型92

第三节机理建模92

一、物料平衡93

二、能量平衡94

三、熵及其他平衡97

四、简化机理模型方法97

二、时域降阶法100

一、高阶模型低阶逼近的基本概念100

第四节数学模型降阶100

三、频域降阶法107

第五章数学模型的辨识113

一、m序列的产生及其性质113

第一节系统辨识的定义113

第二节测试信号113

二、逆重复m序列及其性质115

第三节线性系统的传递函数116

一、传递函数的定义116

二、传递函数阵116

第四节脉冲响应函数117

一、脉冲响应函数的定义117

二、脉冲响应函数的辨识117

第五节由脉冲响应函数求系统的频率特性（响应）119

一、脉冲响应函数与频率特性之间的关系119

二、求频率特性的算法120

第六节 由频率特性求传递函数121

二、参数估计方法121

一、由频率特性求传递函数的基本步骤121

一、一元线性回归模型的辨识123

第七节线性稳态（静态）模型的辨识123

二、多元线性回归模型的辨识124

第八节线性动态系统差分方程模型的辨识130

一、线性定常系统的参数辨识130

二、线性时变系统参数估计的适应算法132

三、残差序列相关时的参数估计方法133

第九节单变量线性系统阶的辨识138

一、目标函数直接检验法138

二、F－检验法139

三、AIC准则139

四、阶的递推辨识算法140

一、两步辨识法141

第十节闭环系统的参数辨识141

二、更换调节器法142

三、最小二乘法142

一、非线性模型的参数估计143

第十一节非线性系统的辨识143

二、结构未知的非线性系统辨识146

参考文献149

第二篇过程检测仪表151

第一章过程检测的基本概念151

第一节检测仪表及系统151

第二节检测仪表的基本性能152

第三节误差155

一、误差分类155

二、误差分析和处理155

第四节计量标准传递160

一、温度计量标准的传递160

三、系统精度160

二、压力计量标准的传递162

三、质量计量标准的传递165

第五节仪表的抗干扰问题165

一、干扰的产生166

二、抗干扰措施168

第六节防爆问题171

一、防爆仪表的品种和防爆系统172

二、安全火花型防爆仪表的使用环境温度172

三、仪表的防爆等级标志173

第二章压力检测174

第一节应用与选择174

第二节辅助设备174

一、液柱式压力计176

第三节常用压力计176

二、弹性压力计181

三、活塞式压力计182

四、浮球式压力计183

第四节电气式压力计184

一、霍尔片式远传压力计184

二、应变式远传压力计185

三、电容式远传压力计187

第五节热电真空计188

第六节压力传感器190

一、电阻式压力传感器191

二、电感式压力传感器192

三、压磁式压力传感器193

四、压电式压力传感器194

五、压阻式压力传感器194

六、谐振式压力传感器195

七、光导纤维压力传感器197

第一节应用及选择198

一、物位测量的意义和应用198

二、物位测量的基本要求198

三、物位仪表的选择198

四、物位仪表性能比较198

第三章物位检测198

五、使用方法及安装200

一、恒浮力式液位计201

第二节浮力式液位计201

二、变浮力式液位计202

三、浮力式液位计的特点及使用时应注意的问题202

四、主要技术性能203

第三节静压式液位计203

一、压力式液位计203

二、差压式液位计204

一、工作原理205

第四节电容式物位计205

三、静压式液位计的特点205

二、测量电路206

三、应用实例——晶体管料位指示仪207

四、电容物位计性能比较208

第五节超声波物位计209

一、工作原理及性能209

二、主要技术性能210

三、超声波物位计的特点及注意问题210

第六节放射性物位计211

一、工作原理211

二、测量物位的方法211

一、电阻式料位计212

四、安装使用时应注意的问题212

三、放射性物位计的特点212

第七节固体料位计212

二、回转翼轮式料位讯号器213

三、重锤探测式料位计214

五、吊锥式料位讯号器215

第八节料位探测器215

一、原理及特点215

四、吊篮式物位计215

二、测量电路217

三、安装要求218

四、使用时应注意事项218

一、涡流式连铸结晶器液面计219

第九节特殊介质物位计219

二、低沸点液位计220

三、光纤液面计221

第四章温度检测223

第一节概述223

一、温度与温标223

二、温度检测仪表的分类224

第二节双金属温度计225

第三节玻璃温度计226

第四节热电偶227

一、工作原理227

三、国内常用热电偶种类228

二、中间导体定则和中间温度定则228

四、热电偶的结构类型229

五、热电偶冷端温度的补偿232

六、热电偶的实用测温线路234

第五节热电阻235

一、原理及材料235

二、热电阻的温度特性235

三、常用热电阻的技术性能236

四、热电阻的结构类型236

五、热电阻温度计的组成238

第六节热敏电阻238

第七节热辐射测温基本知识239

一、热辐射239

二、辐射基本定律239

三、发射率与实际物体的辐射特性240

四、热辐射测温方法及其仪表特点240

第八节光学高温计242

第九节辐射温度计243

第十节红外辐射温度计245

第十一节光电温度计248

第十二节比色温度计249

第十三节适用于特殊条件下温度检测的仪表和方法252

一、光导纤维温度计252

二、热象仪254

三、其他测温方法255

第五章流量检测258

一、流量检测的特点258

第一节流量检测的特点及应用选择258

二、流量检测方法的分类259

三、流量检测方法及仪表的性能比较259

四、流量检测仪表的选用260

第二节节流元件263

一、检测原理263

二、节流元件的型式和结构264

三、非标准节流元件和特殊差压流量的测量装置265

五、节流元件、连接管路及差压计的安装268

四、差压计和差压变送器268

第三节容积式流量计271

一、工作原理271

二、椭圆齿轮流量计271

三、腰轮流量计272

四、刮板式流量计272

五、旋转活塞式流量计273

六、湿式气体流量计274

七、其他型式的容积式流量计274

八、容积式流量计的选择与安装275

第四节涡轮流量计275

一、变送器的结构及原理276

二、流量指示积算仪工作原理276

第五节转子流量计277

一、测量原理277

三、涡轮流量计的安装277

三、转子流量计的使用特点278

二、转子流量计的种类及结构278

第六节电磁流量计279

一、电磁流量计的基本原理279

二、转换器的构成原理280

三、电磁流量计的选用281

四、电磁流量计的安装282

第七节靶式流量计282

一、工作原理283

二、靶式流量计的使用283

三、靶式流量计的安装283

第八节热式流量计284

一、热线风速仪284

二、托马斯流量计285

三、边界层流量计285

第九节 笛形管（阿牛巴）流量计286

一、测量原理286

二、笛形管流量计的使用特点287

三、笛形管流量计的安装要求287

第十节漩涡流量计287

一、旋进漩涡流量计288

第十一节弯管流量计289

二、涡列流量计289

一、基本原理290

第十二节超声波流量计290

二、时差法、相差法和频差法测量流量291

三、超声波流量计的安装292

第十三节质量流量检测293

一、直接式质量流量计293

二、推导式质量流量计295

第十四节堰式、槽式、层流流量计296

一、堰296

二、槽296

三、层流流量计297

第十五节新型流量计297

一、互相关流量计298

二、激光多普勒流速计298

三、核磁共振流量计299

四、离子流量计300

第十六节计量泵300

一、冲量式流量计301

第十七节固体流量测量301

二、电子秤301

第十八节目视流量指示器303

二、纹影技术304

一、X光摄影304

第十九节混相（多相）流的流量检测305

一、液固两相流305

二、气固两相流306

三、气液两相流307

第六章成分分析与物性检测309

第一节应用及选择309

一、分析对象309

二、分析仪器性能选择309

三、自动化程度和使用维护312

四、其他312

第二节过程分析仪器的取样及预处理系统312

一、取样系统的种类及结构312

二、试样预处理系统315

一、测量原理320

第三节热导式分析仪320

二、测量线路322

三、热导池结构323

四、热导式分析仪的应用及使用条件324

五、热导式分析仪技术条件325

第四节红外线分析仪325

一、红外线分析仪测量原理325

二、红外线分析仪结构325

三、多组分红外分析仪327

四、红外线分析仪的应用327

第五节氧量分析仪329

一、磁式氧分析仪329

二、氧化锆分析仪332

三、极谱式氧分析仪333

第六节电导式分析仪334

四、原电池式氧分析仪334

一、电导式分析仪测量原理335

二、电导式分析仪的传感器336

三、电磁浓度计337

第七节气相色谱仪338

一、测量原理339

二、气相色谱仪的组成339

第八节液相色谱仪341

第九节质谱仪341

一、工作原理341

二、质谱仪的组成342

三、质谱仪的特点342

第十节密度检测342

一、液体密度计343

二、气体密度计345

一、测量原理346

二、参比电极346

第十一节pH计346

三、工作电极347

第十二节浊度计347

一、测量空气相对湿度的湿度计348

二、各种浊度计的性能比较348

第十三节湿度测量348

一、浊度计的形式348

二、测量气体露点的湿度计349

三、测量气体中微量水蒸汽的仪器350

第十四节ORP检测器351

一、测量原理351

二、ORP检测器电极351

三、ORP控制351

第十五节热量计351

一、热量计351

二、应用352

第十六节紫外线分析仪352

一、仪器的结构352

二、光源352

第十七节生物检测353

五、应用353

四、紫外线检测器353

三、样品池和取样系统353

第十八节工业粘度计354

一、毛细管式粘度计354

二、落塞式粘度计354

四、振动式粘度计355

三、旋转式粘度计355

五、浮标式粘度计356

六、粘度计的选用356

第七章其他检测357

第一节泄漏检测357

一、加压法357

二、气泡释放等一些简易方法357

三、分析器357

四、热导泄漏检测器357

第二节噪声检测358

一、传声器原理358

七、质谱仪法358

六、温度记录法358

五、声波发射技术358

二、传声器的应用359

第三节速度检测元件360

二、感应式速度传感器360

一、测速发电机360

三、磁力型速度传感器361

四、光电型速度传感器361

五、气动式速度传感器361

六、传感器的选择361

一、接触式厚度测量仪362

二、非接触式厚度测量仪362

第四节厚度检测362

三、应用363

第五节火焰检测器363

一、热检测器364

二、电导式检测器364

三、辐射式检测器364

四、各种火焰检测器的比较及应用365

第六节可燃气体检测365

一、加热催化燃烧技术365

二、扩散式可燃气体分析器366

三、各种测量技术的比较及应用366

四、库尔特技术367

第七节颗粒尺寸及其分布的测量367

一、光学显微镜367

二、电子显微镜367

三、图象分析仪367

五、光电沉降法368

六、筛分法368

七、超声波衰减法368

八、光散射法368

第八节固体湿度检测368

一、核湿度计368

二、电容湿度计369

三、红外吸收湿度计370

四、电阻湿度计370

五、非连续测量方法371

六、应用371

第一节概述372

第二节动圈式显示仪表372

第八章显示仪表372

一、组成及工作原理373

二、测量线路374

三、改变量程376

四、动圈仪表型号命名376

第三节自动平衡式显示仪表378

一、自动平衡式电子电位差计378

二、自动平衡电桥383

三、自动平衡显示仪表的型号命名387

四、系列、品种387

五、配套应用393

第四节色带显示仪表397

第五节数字显示仪表397

一、概述397

二、数字式显示仪表的组成398

三、模拟－数字转换399

四、参数信号的标准化及标度变换404

五、非线性补偿406

第六节图象显示器408

一、分类408

二、数字式图象显示器409

三、视频式图象显示器411

四、图象显示器的应用415

附录416

附录2-4-1a铂铑10－铂热电偶分度表（GB3772—83标准）416

标准）419

附录2-4-1c镍铬－铜镍（康铜）热电偶分度表（GB4993—85标准）422

附录2-4-1d铂铑30－铂铑6热电偶分度表424

附录2-4-1e铜－铜镍（康铜）热电偶分度表425

附录2-4-1f铁－铜镍（康铜）热电偶分度表425

附录2-4-2a WZP型铂热电阻分度表426

（ZBY—85）426

（ZBY028—81）428

（ZBY028—81）428

附录2-4-2b2 WZC型铜热电阻分度表428

附录2-4-2b1 WZC型铜热电阻分度表428

参考文献429

第三篇过程控制仪表431

第一章变送单元431

第一节概述431

第二节差压（压力）变送器432

一、电动差压变送器432

二、气动差压（压力）变送器443

第三节温度变送器451

一、电动温度变送器451

二、气动温度变送器469

第四节其他变送器475

一、气动浮筒式液位变送器475

二、气动靶式流量变送器476

三、DELTAP1 K系列电感式变送器477

一、加减器501

第二章计算及辅助单元501

第一节电动计算单元501

二、乘除器504

三、开方器513

第二节气动计算单元518

一、加减器518

二、乘除器524

三、气动比值器527

四、其他528

第三节辅助单元532

一、信号分配器532

二、操作器537

三、比率设定器539

第三章模拟式控制仪表543

第一节概述543

第二节基地式电动调节仪表545

一、XCT型动圈式调节仪表545

二、TA系列简易式电子调节器547

一、DDZ-Ⅱ型调节器554

第三节 电动单元组合式调节器554

二、DDZ-Ⅲ型调节器559

第四节气动调节器566

一、概述566

二、基地式气动调节器570

三、单元组合式气动调节器573

第五节特种调节器582

一、自动选择调节器582

二、前馈调节器583

三、克服大纯滞后的时间分割补偿式调节器585

第四章单回路调节器591

第一节概述591

第二节SSC系列单回路调节器592

一、KMM可编程单回路调节器594

二、KMP可编程运算器609

三、KMS固定程序调节器614

四、KMK编程器619

第三节YS-80系列单回路调节器624

一、SLCD指示调节器624

二、SLPC可编程调节器629

三、SPRG编程器644

第四节FC系列单回路调节器650

一、概述650

二、PMK可编程序单回路调节器651

三、PMA功能固定型单回路调节器658

四、单回路调节器的应用举例668

第五节984系列可编程序控制器670

一、概述670

二、984系列PLC基本系统配置673

四、IBM的兼容软件679

五、使用环境和电源要求679

三、编辑与支持软件679

第五章集散控制系统680

第一节概述680

第二节TDC-3000集散控制系统683

一、TDC-3000的系统结构683

二、TDC-3000基本控制系统683

三、TDC-3000 LCN局部控制网络系统694

第三节SPECTRUM集散控制系统696

一、SPECTRUM集散控制系统的构成696

二、MICROSPEC单元控制装置697

三、过程接口单元703

四、FOXNET通信子系统705

五、SPECTRUM的主站系统709

六、其他714

第四节 CENTUM及YEWPACK MARK716

Ⅱ集散控制系统716

一、CENTUM集散控制系统的构成716

二、YEWPACK MARKⅡ集散控制系733

统733

三、通信系统736

第五节其他集散控制系统741

一、PROVOX集散控制系统741

二、NETWORK-90集散控制系统744

三、TELEPERM M集散控制系统746

二、程序控制装置的种类749

第一节概述749

第六章程序控制装置749

一、什么是程序控制装置749

三、可编程序控制器的特点和功能750

四、可编程序控制器的主要技术性能751

一、程序控制中的数制753

第二节程序控制的基本知识753

二、逻辑代数及其在程控中的应用755

三、基本逻辑电路757

第三节简易程序控制器的基本工作原理761

一、时序式简易程控器761

二、步进式简易程控器763

一、矩阵式程序控制器的类型和特点766

第四节矩阵式程序控制器766

二、步进型程控器767

第五节可编程序控制器775

一、系统结构和工作原理775

二、可编程序控制器的输入和输出控制776

三、PC的软件及编程语言784

四、PC的编程793

第七章控制辅助装置799

第一节仪表供气799

第二节仪表供电801

第三节工业自动化仪表盘803

第八章执行器807

第一节概述807

第二节调节阀的结构807

第三节执行机构808

一、气动薄膜执行机构808

二、气动活塞执行机构808

三、长行程执行机构808

四、∑F倍数增益执行机构（侧装式执行机构）808

五、电动执行机构808

六、伺服放大器809

第四节阀的类型及性能特点809

一、直通单座阀809

五、隔膜阀810

六、球阀810

四、偏心旋轮阀（凸轮挠曲阀）810

二、直通双座阀810

三、套筒阀（笼式阀）810

八、蝶阀811

七、角形阀811

九、三通阀813

十、自力式控制阀813

十一、电磁阀814

二、Kv计算公式的发展815

三、压力恢复系数FL（临界流量系数C？）815

一、流量系数Ko的定义815

第五节 调节阀系数Kv值计算和口径确定815

四、Kv值计算公式（具备压力恢复系数FL时）816

五、Kv值计算公式（不具备压力恢复系数FL时）817

六、异径管的影响820

七、闪蒸和空化现象的避免或减小820

八、两相流821

九、压缩性821

十、Kv计算值的放大和阀的口径确定821

一、控制噪声预估公式823

第六节调节阀噪声及其预估公式823

二、降低噪声的方法824

三、低噪音阀和消声器825

第七节调节阀计算参数的决定825

一、阀上压降的决定825

一、流向选择826

二、气开、气关的选择826

三、流量特性选择826

第八节调节阀的选型826

三、计算流量的决定826

二、流体密度的决定826

四、上阀盖形式选择828

五、填料选择829

六、阀的材质选择829

第九节调节阀附件830

一、阀门定位器830

四、阀位传送器831

第十节调节阀的安装831

七、空气过滤减压阀831

五、行程开关（阀位控制器）831

六、手轮机构831

二、继动器和增强器831

三、保位器831

参考文献832

第一章基本控制系统835

第一节PID控制835

一、连续PID控制835

第四篇过程控制系统835

二、离散PID控制842

第二节串级控制系统846

一、串级控制系统的基本概念和方块图846

二、串级控制系统的特点847

三、串级控制系统的应用848

四、串级控制系统的设计849

五、串级控制系统的投运和参数整定851

第三节比值控制系统852

一、比值控制概念和比值控制方案852

二、比值控制系统的实施方案854

三、比值控制中的若干问题855

一、选择性控制的应用857

第四节选择性控制系统857

二、选择性控制系统的设计858

第五节分程控制系统860

一、分程控制的目的861

二、分程控制系统的若干问题862

第二章复杂控制系统863

第一节前馈控制863

一、基本概念和方块图863

二、前馈控制系统的几种结构形式864

三、前馈控制规律的实施867

一、增益调度适应控制869

第二节适应性控制869

二、带有自校正的PID控制器871

第三节用于大纯滞后过程的控制器873

一、基本概念873

二、Smith预估控制器873

三、数字式预估控制器875

四、采样PI调节器878

五、调一调、等一等控制模式878

一、确定优化系统范围、目标函数、约束条件和独立变量879

第四节优化控制879

二、建立最优化模型880

四、确定优化控制系统结构882

三、按最优化数学模型的类型，决定最优化求解方法882

第五节按计算指标控制和推断控制884

一、按计算指标控制的控制系统884

二、反馈推断控制系统886

三、前馈形式的推断控制系统886

第六节非线性控制系统889

一、概述889

二、描述函数及其分析方法889

三、非线性控制892

第七节关联与解耦894

一、相对增益894

二、关联的影响897

三、解耦控制898

第三章状态反馈控制901

第一节状态反馈901

一、单变量系统的极点配置902

第二节极点配置902

二、多变量系统的极点配置904

三、应用举例905

第三节状态解耦907

第四节渐近调节912

一、镇定问题912

二、系统的分类913

三、渐近调节913

四、举例914

第四章状态观测器916

第一节全维状态观测器916

第二节降维状态观测器920

一、降维观测器的维数问题920

二、降维观测器的设计920

第三节带有状态观测器的闭环控制系统923

二、什么是自适应控制系统926

第五章自适应控制与鲁棒控制926

第一节自适应控制概况926

一、问题的提出926

三、自适应控制的几种形式927

二、用参数最优化技术的设计方法（MIT方案）929

第二节模型参考自适应控制系统929

一、具有可调增益的系统929

三、稳定模型参考自适应控制系统的设计931

四、一般线性系统的模型参考自适应控制设计932

第三节 自校正控制系统935

一、自校正调节器935

二、自校正控制器939

三、极点配置自校正调节器942

第四节鲁棒控制943

一、鲁棒调节器定义944

二、鲁棒调节器的存在条件944

三、鲁棒调节器的结构和设计方法944

四、离散化鲁棒调节器945

五、鲁棒调节器应用示例946

第六章随机控制系统949

第一节随机系统模型949

一、状态方程表达式949

二、输入输出表达形式951

三、被控随机系统分析951

第二节卡尔曼滤波状态估计器954

一、最优线性估计954

二、卡尔曼滤波器954

三、连续卡尔曼滤波器957

四、系统具有确定性输入957

五、推广卡尔曼滤波器957

六、有色噪声的卡尔曼滤波器959

七、几点说明960

第三节随机最优控制960

一、状态的全知和不全知961

二、状态全知的二次型随机最优控制961

三、状态不全知的二次型随机最优控制963

四、一般情况下的二次型随机最优控制964

五、最小方差控制问题965

六、关于随机自适应控制问题967

第四节应用实例968

一、建模968

二、状态估计970

三、优化控制971

第七章模糊控制975

第一节预备知识975

第二节概述976

第三节基本工作原理977

第四节模糊控制器的设计977

一、确定FC的结构978

二、定义模糊子集，建立模糊规则978

三、由基本论域转变为模糊集论域（量化）978

四、确定关系矩阵R979

五、由模糊推理合成规则求控制输出模糊子集979

六、进行模糊判决，即由模糊子集C确定控制输出确切值u979

第五节应用举例980

七、综述980

第六节自适应（自组织）控制985

第七节模糊最优控制987

第八节对模糊控制理论的评述989

第八章过程控制系统仿真990

第一节仿真概述990

一、什么是计算机仿真990

二、计算机仿真过程990

三、计算机仿真应用990

一、过程控制系统数学模型990

第二节 过程控制系统数学模型及其转换990

二、数学模型间的转换992

第三节常用数值算法993

一、求方程f(x)=0的根993

二、微分方程的求解994

第四节过程控制系统分析设计算法995

一、典型过程的算法995

二、根轨迹的算法995

三、频率特性的计算996

第五节连续系统的仿真999

一、以传递函数表示的系统仿真999

二、以方块图表示的系统结构图法仿真1000

三、替换法与根匹配仿真计算1002

第六节连续系统离散化仿真1003

一、典型环节离散状态方程1003

二、典型的非线性环节仿真1005

第七节数字控制系统仿真1007

一、差分方程表示的系统仿真1007

二、z反变换法的仿真计算1008

四、离散状态变量图法仿真计算1009

三、采样系统的仿真1009

第九章过程控制工程设计1016

一、过程控制工程设计的基本任务1016

二、过程控制工程设计的基本程序1016

第二节信号联锁系统的设计1016

一、信号联锁系统设计的原则1016

二、信号联锁系统的基本组成环节1017

四、信号系统实用线路1019

三、信号联锁系统设计中的注意事项1019

五、联锁保护系统实用线路1026

六、常用定型产品1029

第三节过程控制系统的设计1029

一、过程控制系统方案的确定1029

二、过程控制系统设计中的注意事项1030

三、单回路控制系统的设计原则1031

二、控制室的平面设计1032

第四节控制室的设计1032

一、控制室在总体布局中的位置1032

三、仪表盘1034

四、仪表盘盘后配线、配管及配置1036

五、控制室内供电、供气、通讯联络和安全报警系统的设置1038

六、控制室的建筑要求1038

七、控制室的采光、照明和采暖通风设施1039

第五节过程控制工程设计中的常用材料及电气设备1039

一、金属材料1039

二、非金属材料1042

三、电气设备材料1044

第六节 过程控制工程设计中常用图例符号的表示方法及示例1049

一、图形符号1049

二、字母代号1049

三、仪表位号的表示方法1053

四、图形符号和仪表位号表示法示例1054

参考文献1061

第二节计算机控制系统的一般结构1067

二、过程输入输出设备（PI/O）1067

一、控制计算机1067

第一章概论1067

第一节计算机控制的基本目的1067

第五篇工业控制计算机系统1067

三、人／机通信系统1068

第三节计算机控制系统的典型类型1068

一、集中式计算机控制系统1068

二、分散型计算机控制系统1069

一、有形的效益1070

第四节计算机控制系统的经济效益1070

二、无形的效益1071

第五节 工业控制计算机的基本原理和结构1071

第六节工业控制计算机的主要特征1072

第七节内存贮器1072

一、存贮器的主要指标1072

二、半导体存贮器的分类1072

三、半导体存贮器与CPU的连接1073

五、存贮器组织1074

四、微机上常用的存贮器芯片1074

第八节外存贮器1075

一、磁带机1076

二、软磁盘存贮器1077

三、硬磁盘存贮器1079

四、数字磁记录设备的编码技术1080

五、光盘存贮器1085

第九节外部设备1085

一、外部设备的地址编码1085

三、串行与并行接口1086

二、CPU与外部设备数据交换的方式1086

第二章 工业过程控制计算机的过程通道1087

第一节模拟输入通道1087

一、模拟多路开关1087

二、数据放大器1089

三、采样保持器1091

四、模／数（A/D）转换器及其与计算机的接口1092

五、输入通道的电隔离技术1093

第二节模拟输出通道1094

六、模拟输入通道举例1094

第三节数字输入通道1097

一、开关量输入通道1097

二、计数量输入通道1098

三、数字输入通道的接口界面1098

第四节数字输出通道1099

第五节多级控制中上级机和下级机之间的通讯举例1101

一、IBM-PC和Z-80机异步串行通讯的硬件1101

二、IBM-PC和Z-80机异步串行通讯的软件编制1102

第一节操作系统的基本原理1104

第三章计算机的操作系统1104

第二节实时操作系统1105

一、处理机管理1106

二、作业管理1106

三、存贮器管理1110

四、文件管理1115

五、外部设备管理1119

第三节分时操作系统1123

一、处理机管理1123

二、存贮器管理1126

三、文件系统的管理1128

四、设备管理1131

第四节分布式操作系统1135

第五节一些常用的操作系统命令1138

一、APPLEⅡDOS常用命令1138

二、CP/M操作系统常用命令1139

三、PC-DOS操作系统常用命令1140

四、UNIX操作系统常用命令（SHELL命令）1141

五、VAX/VMS操作系统常用命令1142

第四章工业控制计算机的语言1145

第一节过程控制语言的基本类型1145

一、语言的基本类型1145

二、高级语言程序加工过程的基本类型1145

三、高级过程控制语言的基本功能与内容1146

第二节高级语言的功能概述1146

一、数据类型1146

四、程序控制结构1147

三、程序结构1147

二、运算和比较功能1147

五、实时控制功能1148

第三节过程控制语言FPB1148

一、语句和任务1148

二、系统命令1151

三、应用举例1151

第四节 实时FORTRAN语言1152

一、程序的构成1152

二、实时FORTRAN命令1154

三、程序举例1155

四、FORTRAN程序的编译、连接（装配）和执行1156

第五节PC/FORTH系统1157

一、关于FORTH1157

二、PC/FORTH中的常用词1158

三、PC/FORTH的后台任务1162

第六节其他专用控制语言1163

第二节 若干典型的人／机联系设备1165

二、纸带输入机1165

一、键盘输入装置1165

第一节人／机联系的重要性1165

第五章工业控制计算机系统的人／机联系1165

三、打印机1168

四、显示设备1171

第三节 彩色CRT的图形显示方式1173

一、参数的总貌显示1173

二、组显示1174

三、细目显示1175

四、趋势显示和每小时平均值显示1175

六、警报概要显示1176

五、单点显示1176

八、单元流程图显示1177

七、警报组显示1177

第四节报表输出方式1178

第六章工业控制计算机系统的散据通讯和网络结构1180

第一节数据通讯的基本方式1180

一、并行通讯与串行通讯1180

二、串行通讯的两种基本方式1180

三、串行通讯中数据的传送方向1181

二、内总线（Internal Bus）1182

第二节工业控制中常用总线标准1182

一、片总线（Chip Bus）1182

三、外总线（External Bus）1186

第三节计算机综合控制系统中的数据通讯及局域网络1189

一、高速数据通道1191

二、通讯系统的可靠性1192

三、网络结构1193

四、局部计算机网络1195

第一节数据库的基本原理1203

第七章计算机系统的数据库1203

第二节数据库系统的结构1204

一、模式1204

二、子模式1204

三、存贮模式1205

四、数据操作语言1205

五、数据库管理系统1205

六、数据字典1205

二、关系数据库的子模式1206

一、关系数据库的模式1206

第三节关系数据库1206

三、关系数据库的存贮模式1208

四、数据完整性和安全性保护的一般措施1210

第四节分布式数据库的实例——WDPF系统1211

一、WDPF系统的简介1211

二、WDPF分布式数据库的建立1212

第五节常用数据库的操作语言的例子1215

一、INGRES数据库的QUEL语言1215

二、dBASEⅡ,Ⅲ数据库的操作命令1218

第一节原则1221

一、系统配置原则1221

第八章工业控制机系统的配置及选型1221

二、系统选择原则1222

第二节基本模式1223

一、以单片机为主体构成的系统模式1223

二、以单板机为主体构成的系统模式1224

三、以个人计算机（PC）为主体构成的系统模式——PC工业控制机系统1224

四、分散型控制系统模式1224

五、以综合管理和控制为主体的综合管理控制系统模式1224

第三节国内外典型系统及性能1224

四、系统控制的仿真（模拟）1239

六、应用软件的考核1239

五、系统调试1239

七、应用软件的维护1239

三、特殊应用软件的编制1239

二、应用软件的系统生成和组态1239

一、一般步骤及内容1239

第四节应用软件的实施1239

附录1240

参考文献1242

第六篇生产单元的控制及工业控制计算机系统应用举例第一章化学反应器的控制1245

第一节化学反应过程概述1245

一、反应速度1245

三、反应过程常用指标1247

二、反应的热效应1247

四、典型化学反应1248

五、常用化学反应器1249

六、放热反应器的热稳定性1251

第二节化学反应器的控制1252

一、连续反应器的控制1253

二、间歇反应器的控制1260

第二章精馏塔的控制1264

第一节概述1264

一、控制要求1264

二、物料平衡与能量平衡关系式1264

第二节产品质量控制1265

三、影响产品质量的因素1265

四、变量分析与控制系统的设置1265

一、质量指标的选取1266

二、按精馏段指标控制1267

三、按提馏段指标控制1268

四、按两端指标控制1270

五、间歇精馏塔的产品质量控制1272

第三节压力控制1272

一、塔压控制的基本方案1272

二、浮动压力控制1275

第四节前馈控制与推断控制1276

一、前馈控制1276

二、推断控制1277

第五节解耦控制1278

一、理想解耦1278

二、简化解耦1279

三、部分解耦1280

一、单个精馏塔的最优化控制1281

第六节精馏塔及塔系的最优化控制1281

四、精馏塔两端产品质量解耦控制方案的选取1281

二、精馏塔系的最优化控制1284

第三章传热设备的控制1289

第一节传热设备的静态特性1289

一、传热过程的两个基本方程式1289

二、换热器静态特性的基本方程式1290

第二节传热设备的动态特性1291

一、两侧流体完全混和的换热器动态特性1291

二、套管式换热器的动态特性1292

第三节一般传热设备的控制方案1293

一、调节载热体流量1293

二、调节载热体的汽化温度1295

三、将工艺介质分路1295

四、调节传热面积1296

第四节复杂控制系统的应用1296

一、前馈－反馈控制1296

二、热焓控制1299

三、选择性控制系统1299

一、蒸发器的特性1300

第五节蒸发器的控制1300

二、蒸发器的主控制回路1301

三、蒸发器的辅助控制回路1303

四、各类蒸发装置的控制1303

第四章泵、压缩机与风机的控制1306

第一节离心泵的控制1306

一、改变泵的特性曲线1307

二、改变管路特性曲线1307

一、往复泵的压力流量调节1309

三、离心泵的两位式控制（或称ON-OFF控制）1309

第二节容积式泵的控制1309

二、旋转泵——螺杆泵的调节1311

第三节往复式压缩机的控制1312

一、氮气压缩机的汽缸余隙调节和旁路调节1312

二、往复式压缩机的顶开吸入阀及旁路调节系统1312

三、往复式压缩机的旁路回流调节1313

第四节离心式压缩机的调节1313

一、离心式压缩机的特点与控制系统设置1313

二、离心式压缩机的工作特性及负荷调节1314

三、离心式压缩机的喘振与防喘振控制系统1317

四、离心式压缩机的微处理机控制1324

第五节风机的控制1325

一、风机的工作特性1325

二、风机的调节系统1325

第五章窑炉的控制1327

第一节 陶瓷、砖瓦、耐火材料等工业窑炉自动控制1327

一、倒焰窑电瓷焙烧过程自动控制1327

二、隧道窑自动控制系统1328

三、辊道窑自动控制系统1332

第二节 玻璃窑的自动控制系统1335

一、马蹄焰窑的自动控制系统1335

二、大型平板玻璃窑炉的控制1338

第三节水泥窑的自动控制系统1339

一、机械立窑的闭门操作技术1339

二、回转窑自动控制系统1342

第六章造纸厂纸机的计算机控制1344

第一节抄纸工序工艺流程1344

一、机理推导建模1345

第二节造纸过程的建模1345

二、系统辨识建模1347

第三节定量和水分的控制策略1348

一、具有纯滞后补偿的PID控制1350

二、多变量参数优化PID控制1350

三、多功能鲁棒调节器1350

四、最优解耦控制1350

五、模型预估控制1351

六、模糊控制1351

七、精确－模糊集成控制1352

八、自适应控制1352

第四节 计算机控制系统的实施1353

一、计算机控制系统的硬件实现1353

二、计算机控制系统的软件编制1354

二、升温阶段1356

四、降温阶段1356

三、恒温阶段1356

第一节杀菌操作简介1356

第七章罐头厂杀菌釜的计算机控制系统1356

一、装罐合盖1356

五、开盖取罐1357

第二节 常规控制及杀菌过程全自动的难题1357

第三节系统的控制方案1357

第四节系统硬件的有关说明1358

第五节控制软件简介1361

第六节系统的经济效益1362

一、水碳比控制系统1363

第八章合成氨厂的计算机控制系统1363

第一节造气工段的控制1363

二、重油造气的氧油比控制系统1364

第二节合成工段的控制1367

一、氢氮比控制1367

二、合成驰放气控制系统1368

三、合成塔触媒层温度控制1368

第三节典型控制系统1372

一、汽包液位控制1372

二、辅助锅炉燃烧控制1373

三、离心式压缩机的防喘振控制系统1374

四、变换炉控制系统1376

第九章 乙烯生产装置的计算机控制系统1377

第一节裂解炉计算机控制系统1377

一、11.5万吨乙烯裂解炉控制方案1377

二、30万吨乙烯裂解炉控制方案1378

第二节压缩机节能控制方案1381

第三节 乙炔反应转换器控制方案1381

第四节 乙烯精馏塔控制系统1385

第六节计算机生产管理程序1389

第五节计算机在线优化控制1389

第十章催化裂化装置的计算机控制1390

第一节 引言1390

第二节稳态数学模型及其应用1390

一、埃索（ESSO）研究工程公司的模型1391

二、阿莫柯（AMOCO）公司的模型1391

三、佩斯（PACE）咨询公司的模型1391

（Amoco）的三集总模型1392

五、凯洛格（Kellogg）和阿莫柯1392

四、BDL模型1392

第三节动态数学模型及其应用1393

一、动态模型1393

二、先进控制1393

三、动态模型的其他应用1395

第四节计算机控制系统1396

第五节实例1397

第一节概述1401

第十一章炼油厂常减压蒸馏装置的计算机控制系统1401

第二节常减压蒸馏过程模型化1402

一、基本原理1402

二、在线质量计算模型1403

三、动态系统建模1405

第三节控制系统的设计与实施1405

一、系统目标和结构分解1405

二、基本控制系统1406

三、先进控制系统1407

参考文献1410