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绪论1

第—章自动控制系统基本概念3

第—节 化工自动化的主要内容3

第二节 自动控制系统的组成4

第三节 工艺管道及控制流程图5

一、图形符号6

二、字母代号7

三、仪表位号8

第四节 自动控制系统方块图8

第五节 自动控制系统的分类10

第六节 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12

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

第二章被控对象的数学模型18

第一节 化工对象的特点及其描述方法18

第二节 对象数学模型的建立20

—、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K27

二、时间常数和T27

三、滞后时间τ30

习题与思考题33

第一节 概述35

一、测量过程与测量误差35

第三章检测仪表与传感器35

二、仪表的性能指标36

三、工业仪表的分类38

第二节 压力检测及仪表39

一、压力单位及测压仪表40

二、弹性式压力计41

三、电气式压力计43

四、智能型压力变送器47

五、压力计的选用及安装49

第三节 流量检测及仪表51

一、概述51

二、差压式流量计52

三、转子流量计57

四、椭圆齿轮流量计63

五、涡轮流量计63

六、电磁流量计64

七、漩涡流量计65

八、质量流量计66

第四节 物位检测及仪表69

一、概述69

二、差压式液位变送器70

三、电容式物位传感器72

四、核辐射物位计74

五、称重式液罐计量仪74

第五节 温度检测及仪表75

一、温度检测方法76

二、热电偶温度计78

三、热电阻温度计85

四、电动温度变送器87

五、测温元件的安装91

习题与思考题92

附录二 铂铑10-铂热电偶分度表95

附录一 常用压力表规格及型号95

附录三 镍铬-铜镍热电偶分度表100

附录四 镍铬-镍硅热电偶分度表100

附录五 铂电阻分度表103

附录六 铜电阻(Cu50)分度表105

附录七 铜电阻(Cu100)分度表105

第四章显示仪表106

第一节 动圈式显示仪表106

一、XCZ-101型动圈式显示仪表106

二、XCZ-102型动圈式显示仪表108

三、几点要说明的问题109

第二节 自动电子电位差计109

一、手动电位差计109

三、自动电子电位差计的测量桥路111

二、自动电子电位差计的工作原理111

四、自动电子电位差计的结构113

第三节 自动电子平衡电桥113

一、平衡电桥测温原理113

二、电子自动平衡电桥114

三、自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较115

第四节 DDZ-Ⅱ重型显示仪表115

一、DDZ-Ⅱ型电动记录仪115

二、光柱显示式报警指示计117

第五节 数字式显示仪表117

一、数字式显示仪表的原理和组成118

二、模-数转换118

三、电子计数器122

四、寄存器123

五、显示器123

七、标度变换124

六、非线性补偿124

八、数字式显示仪表举例125

第六节 新型显示记录仪表126

一、概述126

二、无笔、无纸记录仪的原理和组成126

三、记录仪的使用127

习题与思考题128

第五章自动控制仪表130

第—节 概述130

第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响130

—、双位控制131

二、比例控制132

三、积分控制135

四、微分控制136

一、基本构成原理及部件137

第三节 模拟式控制器137

二、气动控制器138

三、DDZ-Ⅱ型电动控制器138

四、DDZ-Ⅱ型电动控制器142

第四节 数字式控制器144

一、单回路数字控制器144

二、可编程序控制器146

习题与思考题153

一、气动执行器的结构与分类155

第六章执行器155

第一节 气动执行器155

二、控制阀的流量特性158

三、控制阀的选择161

四、气动执行器的安装和维护163

第二节 电动执行器163

第三节 电-气转换器及电-气阀门定位器164

习题与思考题165

二、电-气阀门定位器165

一、电-气转换器165

第七章简单控制系统167

第一节 简单控制系统的结构与组成167

第二节 被控变量的选择168

第三节 操纵变量的选择170

一、操纵变量170

二、对象特性对选择操纵变量的影响171

三、操纵变量的选择原则172

第四节 测量元件特性的影响172

一、测量元件的时间常数172

二、测量元件的纯滞后173

三、信号的传送滞后174

第五节 控制器控制规律的选择174

一、控制器控制规律的确定174

二、控制器正、反作用的确定176

第六节 控制器参数的工程整定177

一、临界比例度法178

二、衰减曲线法178

三、经验凑试法179

习题与思考题181

第八章复杂控制系统183

第一节 串级控制系统183

一、概述183

二、串级控制系统的工作过程185

三、串级控制系统的特点187

四、串级控制系统中副回路的确定188

五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择190

六、控制器参数的工程整定192

第二节 均匀控制系统194

一、均匀控制的目的194

二、均匀控制方案195

第三节 比值控制系统196

一、概述196

二、比值控制系统的类型196

第四节 前馈控制系统199

一、前馈控制系统及其特点199

二、前馈控制的主要形式201

三、前馈控制的应用场合203

第五节 选择性控制系统203

一、基本概念203

二、选择性控制系统的类型204

三、积分饱和及其防止208

第六节 分程控制系统209

一、概述209

二、分程控制的应用场合210

三、分程控制中的几个问题212

第七节 多冲量控制系统213

习题与思考题215

第九章新型控制系统217

第一节 自适应控制系统217

—、变增益自适应控制217

二、模型参考自适应控制系统218

三、直接优化目标函数的自适应控制系统218

四、自校正控制系统218

第二节 预测控制219

一、模型算法控制219

二、动态矩阵控制221

三、广义预测控制222

四、内部模型控制222

第三节 智能控制与专家系统222

一、智能控制的基本概念222

二、智能控制的主要类型223

三、智能控制的主要内容224

四、专家控制系统226

第四节 模糊控制系统228

一、模糊控制系统的基本结构228

二、模糊控制的几种方法230

第五节 神经元网络控制231

一、神经元模型231

二、人工神经网络232

三、神经网络在控制中的主要作用234

四、神经网络控制的分类234

第六节 故障检测与故障诊断234

一、提高控制系统可靠性的主要方法235

二、主要故障235

三、故障检测和诊断的含义235

四、故障检测和诊断的主要方法235

习题与思考题237

第十章计算机控制系统238

第一节 概述238

第二节 直接数字控制系统239

一、基本概念239

二、DDC中的PID算式241

三、DDC中的其他算法242

第三节 集散控制系统242

一、集散控制系统的组成242

二、集散控制系统的特点243

三、集散控制系统的硬件244

四、集散控制系统的软件249

第四节 全开放式控制软件平台251

一、概述251

二、ONSPEC运行环境252

六、终端及客户机软件253

五、ONSPEC网络软件253

三、ONSPEC主体软件253

四、接口软件253

七、应用软件254

八、工具软件254

第五节 现场总线和现场总线控制系统254

一、现场总线特点254

二、现场总线的基本设备255

三、基金会现场总线(FF)255

习题与思考题256

第十一章典型化工单元的控制方案258

第一节 流体输送设备的控制方案258

一、离心泵的控制方案258

二、往复泵的控制方案259

三、压气机的控制方案260

四、离心式压缩机的防喘振控制261

一、两侧均无相变化的换热器控制方案264

第二节 传热设备的自动控制264

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制266

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制267

第三节 精馏塔的自动控制268

一、工艺要求269

二、精馏塔的干扰因素269

三、精馏塔的控制方案270

第四节 化学反应器的自动控制273

一、化学反应器的控制要求274

二、釜式反应器的温度自动控制275

三、固定床反应器的自动控制275

四、流化床反应器的自动控制276

习题与思考题278

参考文献279