过程控制及其MATLAB实现(第3版电气工程自动化专业规划教材普通高等教育十三五规划教材 9787121405372

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作者: 编者:刘晓玉|责编:韩同平
出版社: 电子工业
ISBN: 9787121405372

出版时间: 2021-02
装帧: 其他
开本: 其他

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目录
第1章  概述1
1.1  过程控制的任务1
1.2  过程控制系统的组成与特点2
1.2.1  过程控制系统组成2
1.2.2  过程控制系统特点3
1.3  过程控制系统的性能指标4
1.4  过程控制的进展6
1.4.1  过程控制装置的进展6
1.4.2  过程控制策略与算法的进展8
1.4.3  对过程控制发展进程的总结
和思考9
本章小结10
习题10
第2章  过程控制系统建模方法11
2.1  过程控制系统建模概念11
2.1.1  建模的概念11
2.1.2  建模的意义12
2.1.3  建模的基本方法13
2.2  机理建模方法14
2.2.1  单容对象的传递函数15
2.2.2  其他典型工业过程对象的传递
函数18
2.3  测试建模方法19
2.3.1  对象特性的实验测定方法19
2.3.2  测定动态特性的时域法20
2.3.3  最小二乘法24
2.4  基于MATLAB的系统建模26
2.4.1  典型工业过程阶跃响应的MATLAB
仿真26
2.4.2  测试建模中MATLAB的应用31
本章小结36
习题37
第3章  过程控制系统设计40
3.1  过程控制系统设计的任务和步骤40
3.2  确定控制变量与控制方案41
3.2.1  确定控制目标41
3.2.2  确定控制方案42
3.2.3  确定安全保护措施44
3.3  过程控制系统的检测和变送
装置44
3.3.1  检测和变送的相关概念44
3.3.2  温度检测仪表45
3.3.3  流量检测仪表46
3.3.4  压力检测仪表49
3.3.5  物位检测仪表50
3.3.6  检测仪表的选型50
3.4  过程控制系统的执行机构51
3.4.1  调节阀的结构51
3.4.2  调节阀的作用方式53
3.4.3  调节阀的静态特性54
3.4.4  调节阀的动态特性56
3.4.5  调节阀的选型60
3.5  过程控制系统设计实例61
本章小结65
习题65
第4章  PID调节原理67
4.1  PID控制概述67
4.2  比例调节（P调节）68
4.2.1  比例调节的动作规律和比例带68
4.2.2  比例调节的特点―有差调节69
4.2.3  比例带对调节过程的影响70
4.3  积分调节（Ⅰ调节）71
4.3.1  积分调节规律和积分速度71
4.3.2  积分调节的特点―无差调节71
4.3.3  积分速度对于调节过程的影响72
4.4  微分调节（D调节）72
4.5  比例积分微分调节（PID调节）73
4.5.1  比例积分（PI）调节73
4.5.2  比例微分调节76
4.5.3  比例积分微分调节规律及其基本
特征77
4.6  数字PID控制79
4.6.1  数字PID控制算法79
4.6.2  改进的数字PID算法80
4.7  PID调节器参数的工程整定82
4.7.1  PID参数整定的基本原则83
4.7.2  PID参数的工程整定方法83
4.7.3  PID参数的自整定方法88
4.7.4  数字PID参数的整定89
4.8  智能PID控制方法90
4.8.1  模糊PID控制90
4.8.2  神经网络PID控制91
4.8.3  专家智能自整定PID控制92
4.9  基于MATLAB的PID控制
仿真92
4.9.1  P、I、D及其组合控制的仿真92
4.9.2  抗积分饱和控制方法的仿真95
4.9.3  改进的微分控制方法的仿真97
4.9.4  PID参数工程整定的仿真100
本章小结103
习题103
第5章  串级控制106
5.1  串级控制系统的基本原理106
5.1.1  串级控制系统的基本概念106
5.1.2  串级控制系统的组成108
5.1.3  串级控制系统的工作过程108
5.2  串级控制系统的特点109
5.3  串级控制系统的设计113
5.3.1  主、副回路的设计方法113
5.3.2  主、副控制器正、反作用方式的
确定117
5.3.3  防止控制器积分饱和的措施118
5.4  串级控制系统的控制器参数
整定120
5.5  串级控制系统的应用实例122
5.6  串级控制的MATLAB仿真124
本章小结126
习题126
第6章  特殊控制方法128
6.1  比值控制系统128
6.1.1  比值控制系统的基本概念128
6.1.2  比值控制系统的分析128
6.1.3  比值控制系统设计131
6.1.4  比值控制系统的实施132
6.1.5  比值控制系统的整定136
6.1.6  比值控制系统中的若干问题136
6.2  均匀控制系统138
6.2.1  均匀控制的概念138
6.2.2  均匀控制系统的结构形式140
6.2.3  控制器的参数整定142
6.3  分程控制系统143
6.3.1  基本概念143
6.3.2  分程控制的应用143
6.3.3  分程阀总流量特性的改善146
6.4  选择性控制系统148
6.4.1  基本概念148
6.4.2  选择性控制系统的类型及应用148
6.4.3  选择性控制系统的设计151
6.4.4  积分饱和及其防止措施151
6.5  阀位控制系统152
6.5.1  基本概念152
6.5.2  阀位控制系统的应用153
6.5.3  阀位控制系统的设计与整定154
6.6  特殊控制的MATLAB仿真155
6.6.1  比值控制的MATLAB仿真155
6.6.2  均匀控制的MATLAB仿真158
本章小结161
习题161
第7章  补偿控制163
7.1  补偿控制的基本原理与结构163
7.2  前馈控制系统164
7.2.1  前馈控制系统的概念164
7.2.2  前馈控制系统的基本结构165
7.3  大迟延过程系统168
7.3.1  Smith预估器168
7.3.2  大林（Dahlin）算法171
7.4  补偿控制的MATLAB仿真176
7.4.1  前馈控制仿真176
7.4.2  Smith预估补偿控制仿真178
本章小结180
习题180
第8章  关联分析与解耦控制182
8.1  控制回路间的关联182
8.1.1  控制回路间的耦合182
8.1.2  被控对象的典型耦合结构183
8.1.3  耦合程度分析方法184
8.2  相对增益矩阵185
8.2.1  相对增益矩阵的定义185
8.2.2  相对增益的计算185
8.2.3  第二放大系数qij的直接计算法186
8.2.4  相对增益矩阵的特性187
8.3  减少及消除耦合的方法189
8.4  解耦控制系统设计190
8.4.1  前馈补偿解耦法190
8.4.2  反馈解耦法192
8.4.3  对角阵解耦法192
8.4.4  单位阵解耦法194
8.4  关联分析与解耦控制的
MATLAB仿真195
本章小结199
习题199
第9章  模糊控制201
9.1  概述201
9.2  模糊集合的基本概念202
9.2.1  模糊集合202
9.2.2  模糊集的基本运算203
9.3  模糊关系205
9.3.1  普通关系205
9.3.2  模糊关系206
9.3.3  模糊变换208
9.3.4  模糊决策208
9.4  模糊推理209
9.4.1  模糊逻辑209
9.4.2  模糊语言算子209
9.4.3  模糊推理211
9.5  模糊控制器原理及设计213
9.5.1  模糊控制系统的组成213
9.5.2  模糊控制原理213
9.5.3  模糊控制系统设计214
9.6  工业电阻炉温度模糊控制系统224
9.6.1  系统简介224
9.6.2  电阻炉温度模糊控制器设计224
9.6.3  控制效果227
9.7  浮选过程模糊控制系统227
9.7.1  浮选工艺过程227
9.7.2  浮选过程模糊控制器设计228
9.7.3  控制效果230
9.8  模糊控制的MATLAB仿真231
本章小结233
习题234
第10章  预测控制235
10.1  模型预测控制的基本原理235
10.2  动态矩阵控制236
10.2.1  预测模型236
10.2.2  滚动优化237
10.2.3  反馈校正238
10.2.4  算法实现240
10.2.5  参数选择241
10.2.6  DMC的主要特征和优点242
10.3  模型算法控制243
10.3.1  具有简易性能指标的MAC
算法243
10.3.2  具有一般性能指标的MAC
算法246
10.3.3  算法实现248
10.3.4  MAC的主要特征和优点249
10.4  广义预测控制算法250
10.4.1  广义预测控制基本理论250
10.4.2  基于Toeplitz预测方程的广义
预测控制算法256
10.5  基于MATLAB的预测控制
仿真259
10.5.1  动态矩阵控制（DMC）仿真259
10.5.2  广义预测控制（GPC）仿真261
本章小结264
习题265
第11章  先进控制266
11.1  自适应控制266
11.1.1  自适应控制概述266
11.1.2  模型参考自适应控制267
11.1.3  自校正控制269
11.2  智能控制276
11.2.1  智能控制基础276
11.2.2  智能控制的理论结构277
11.2.3  递阶控制278
11.2.4  基于知识的专家控制280
11.2.5  仿人智能控制281
11.2.6  神经控制284
11.3  鲁棒控制288
11.3.1  基本概念288
11.3.2  H∞优化与鲁棒控制289
11.3.3  标准H∞控制290
11.3.4  H∞控制的求解291
本章小结294
习题294
附录A  工艺流程图中的仪表图例
符号295
参考文献296

内容摘要
本书为国家精品课程\\\\\\\"过程控制与集散系统”的配套教材。本书系统地介绍了有关过程控制的理论与技术。全书共分11章，内容包括概述、过程控制系统建模方法、过程控制系统设计、PID调节原理、串级控制、特殊控制方法、补偿控制、关联分析与解耦控制、模糊控制、预测控制和先进控制。本书从基本概念出发，深入浅出地阐述了过程控制系统的本质与特点，同时配合大量的应用实例，力图使学生掌握过程控制系统分析、设计和优化的基本原理和方法。本书可作为高等学校自动化类专业本科及研究生的教材，也可作为有关领域工程技术人员的参考书。
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