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第1章 绪论1

1.1 过程控制介绍1

1.2 过程控制系统的组成及其分类2

1.2.1 过程控制系统的组成2

1.2.2 过程控制系统的分类3

1.3 过程控制系统的发展5

1.4 “过程控制工程”课程的性质和任务8

本章小结9

思考题与习题9

第2章 过程建模10

2.1 数学模型10

2.2 机理建模11

2.2.1 单容过程的数学模型11

2.2.2 有纯滞后过程的数学模型14

2.2.3 多容过程的数学模型15

2.3 实验建模17

2.3.1 实验建模的一般程序17

2.3.2 阶跃响应法18

2.3.3 脉冲响应法22

2.3.4 最小二乘法24

本章小结28

思考题与习题29

第3章 过程参数的检测与变送31

3.1 概述31

3.1.1 测量误差31

3.1.2 自动化仪表的性能指标32

3.1.3 自动化仪表的选用34

3.2 温度检测与变送35

3.2.1 概述35

3.2.2 热电偶温度计36

3.2.3 常用热电偶的结构形式39

3.2.4 热电阻温度计40

3.2.5 温度检测仪表的选用原则42

3.2.6 DDZ-Ⅲ型温度变送器44

3.3 压力检测与变送48

3.3.1 概述48

3.3.2 弹性式压力表50

3.3.3 电气式压力表51

3.3.4 压力检测仪表的选用与安装51

3.4 流量检测与变送52

3.4.1 概述52

3.4.2 差压流量计53

3.4.3 椭圆齿轮流量计56

3.5 液位检测与变送57

3.5.1 静压式液位计57

3.5.2 电容式液位计58

3.5.3 液位检测仪表的选用原则59

3.6 变送器60

3.6.1 矢量机构力平衡式差压变送器60

3.6.2 电容式差压变送器63

3.6.3 ST3000智能变送器65

3.7 成分分析仪表66

3.7.1 红外线气体分析仪67

3.7.2 氧化锆氧量分析仪68

本章小结71

思考题与习题71

第4章 过程控制仪表73

4.1 概述73

4.2 DDZ-Ⅲ型控制器73

4.2.1 输入电路74

4.2.2 比例微分电路77

4.2.3 比例积分电路77

4.2.4 Ⅲ型控制器的传递函数78

4.2.5 输出电路80

4.2.6 手动操作电路80

4.2.7 指示电路81

4.3 运算器（运算单元）82

4.3.1 加减器82

4.3.2 乘除器83

4.4 可编程调节器85

4.4.1 概述85

4.4.2 KMM可编程调节器的体系结构86

4.4.3 KMM可编程调节器的主要功能及应用92

4.4.4 KMM可编程调节器的软件设计104

4.5 执行器106

4.5.1 概述106

4.5.2 执行机构106

4.5.3 调节机构109

4.5.4 阀门定位器112

4.6 变频器116

4.6.1 概述116

4.6.2 变频器原理116

4.6.3 变频器功能117

本章小结117

思考题与习题118

第5章 简单控制系统119

5.1 控制系统的品质指标119

5.1.1 以阶跃响应曲线定义的单项指标119

5.1.2 偏差积分综合指标120

5.1.3 准品质指标（过程可控度）121

5.1.4 三类指标之间的关系123

5.2 简单控制系统的方案设计125

5.2.1 受控变量的选择125

5.2.2 操纵变量的选择128

5.2.3 执行器的选择136

5.2.4 测量变送环节在系统设计中的考虑139

5.2.5 控制器的选型及应用140

5.2.6 简单控制系统的设计原则及应用实例146

5.3 简单控制系统的参数整定148

5.3.1 概述148

5.3.2 工程整定法149

5.3.3 控制系统参数整定实例154

本章小结157

思考题与习题158

第6章 直接数字控制系统160

6.1 从常规控制到计算机控制160

6.1.1 常规控制160

6.1.2 计算机控制161

6.2 过程通道162

6.2.1 模拟量输入/输出通道163

6.2.2 数字量I/O通道165

6.3 信号采集、数字滤波及数据处理167

6.3.1 香农采样定理及采样频率的选择167

6.3.2 数字滤波169

6.3.3 数据处理173

6.4 DDC系统的PID算式175

6.4.1 基本PID控制算式175

6.4.2 对基本PID控制算式的改进176

6.5 DDC系统在工业过程控制中的应用180

6.5.1 计算机控制系统的设计过程180

6.5.2 DDC系统设计举例——全自动电镀电源的设计182

本章小结187

思考题与习题187

第7章 改善控制品质的复杂控制189

7.1 串级控制系统189

7.1.1 概述189

7.1.2 串级控制系统的特点与分析194

7.1.3 串级控制系统的工业应用201

7.1.4 串级控制系统的设计204

7.1.5 串级控制系统的投运与参数整定209

7.2 前馈控制210

7.2.1 前馈与反馈210

7.2.2 前馈-反馈复合控制系统215

7.2.3 前馈-串级控制系统216

7.2.4 前馈控制的工业应用218

7.2.5 数字前馈控制系统223

7.3 大滞后补偿控制224

7.3.1 Smith预估补偿控制225

7.3.2 改进型Smith预估补偿控制227

7.4 多变量解耦控制227

7.4.1 多变量耦合227

7.4.2 相对增益229

7.4.3 多变量解耦系统设计231

7.4.4 解耦控制系统实例235

本章小结237

思考题与习题238

第8章 满足某种特殊要求的复杂控制241

8.1 比值控制241

8.1.1 比值控制的提出241

8.1.2 比值控制的常用结构241

8.1.3 从物料流量比到仪表信号比245

8.1.4 比值控制的工业应用247

8.2 分程控制250

8.2.1 概述250

8.2.2 分程控制的目的251

8.2.3 分程控制的设计及生产方面的应用252

8.3 选择性控制255

8.3.1 概述255

8.3.2 选择性控制的类型256

8.3.3 选择性控制在工业中的应用257

本章小结261

思考题与习题261

第9章 智能控制263

9.1 模糊控制263

9.1.1 概述263

9.1.2 模糊控制系统的组成264

9.1.3 模糊控制系统的原理与特点265

9.1.4 模糊控制器266

9.1.5 工程实例272

9.2 预测控制276

9.2.1 概述276

9.2.2 预测控制的特点277

9.2.3 预测控制算法277

9.2.4 预测控制的工业应用实例281

9.3 神经网络控制284

9.3.1 概述284

9.3.2 神经网络控制的结构与问题285

9.3.3 神经网络PID控制288

9.4 专家控制290

9.4.1 概述291

9.4.2 专家控制系统293

9.4.3 专家控制器示例295

9.5 推理控制与软测量技术297

9.5.1 推理控制297

9.5.2 软测量技术300

本章小结305

思考题与习题305

第10章 集散控制系统306

10.1 集散控制系统的基本组成306

10.1.1 DCS网络306

10.1.2 控制站307

10.1.3 操作员站308

10.1.4 工程师站309

10.2 集散控制系统的特点与发展趋势309

10.2.1 DCS的主要特点309

10.2.2 DCS的发展趋势310

10.3 典型DCS311

10.3.1 Honeywell公司的TDC3000系统311

10.3.2 Foxboro公司的L/A Series系统312

10.3.3 YOKOGAWA公司的CENTUM系统314

10.3.4 中控集团的CS2000315

10.4 监督控制与数据采集系统317

10.4.1 概述317

10.4.2 SCADA系统与DCS的比较318

10.4.3 组态软件318

本章小结319

思考题与习题319

第11章 工业控制网络技术320

11.1 现场总线320

11.1.1 概述320

11.1.2 现场总线系统结构320

11.1.3 现场总线的特点与优点321

11.1.4 主流现场总线322

11.2 工业以太网及基于Web的监控系统323

11.2.1 控制系统中以太网的引入323

11.2.2 工业以太网的特点324

11.2.3 基于Web的远程监控325

本章小结327

思考题与习题328

附录329

附录A 分程控制中控制阀的部分组成状态与对应形式329

附录B 过程控制系统的设计标准与识图简介330

B.1 过程控制的文字标准330

B.2 过程控制的图形符号标准331

B.3 过程控制的文字代号标准336

B.4 仪表位的编制方法实例338

参考文献339