過程控制及其MATLAB實現(xiàn)(第3版)
定 價：65.9 元
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- 作者：劉曉玉
- 出版時間：2021/1/1
- ISBN：9787121405372
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP273
- 頁碼：308
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書為國家精品課程"過程控制與集散系統(tǒng)”的配套教材。本書系統(tǒng)地介紹了有關過程控制的理論與技術。全書共分11章，內容包括概述、過程控制系統(tǒng)建模方法、過程控制系統(tǒng)設計、PID調節(jié)原理、串級控制、特殊控制方法、補償控制、關聯(lián)分析與解耦控制、模糊控制、預測控制和先進控制。 本書從基本概念出發(fā)，深入淺出地闡述了過程控制系統(tǒng)的本質與特點，同時配合大量的應用實例，力圖使學生掌握過程控制系統(tǒng)分析、設計和優(yōu)化的基本原理和方法。 本書可作為高等學校自動化類專業(yè)本科及研究生的教材，也可作為有關領域工程技術人員的參考書。
劉曉玉，武漢科技大學信息科學與工程學院，系主任，副教授，主講《過程控制》課程，副主編，過程控制及其MATLAB實現(xiàn)（第2版。
第1章 概述 1
1.1 過程控制的任務 1
1.2 過程控制系統(tǒng)的組成與特點 2
1.2.1 過程控制系統(tǒng)組成 2
1.2.2 過程控制系統(tǒng)特點 3
1.3 過程控制系統(tǒng)的性能指標 4
1.4 過程控制的進展 6
1.4.1 過程控制裝置的進展 6
1.4.2 過程控制策略與算法的進展 8
1.4.3 對過程控制發(fā)展進程的總結
和思考 9
本章小結 10
習題 10
第2章 過程控制系統(tǒng)建模方法 11
2.1 過程控制系統(tǒng)建模概念 11
2.1.1 建模的概念 11
2.1.2 建模的意義 12
2.1.3 建模的基本方法 13
2.2 機理建模方法 14
2.2.1 單容對象的傳遞函數(shù) 15
2.2.2 其他典型工業(yè)過程對象的傳遞
函數(shù) 18
2.3 測試建模方法 19
2.3.1 對象特性的實驗測定方法 19
2.3.2 測定動態(tài)特性的時域法 20
2.3.3 最小二乘法 24
2.4 基于MATLAB的系統(tǒng)建模 26
2.4.1 典型工業(yè)過程階躍響應的MATLAB
仿真 26
2.4.2 測試建模中MATLAB的應用 31
本章小結 36
習題 37
第3章 過程控制系統(tǒng)設計 40
3.1 過程控制系統(tǒng)設計的任務和步驟 40
3.2 確定控制變量與控制方案 41
3.2.1 確定控制目標 41
3.2.2 確定控制方案 42
3.2.3 確定安全保護措施 44
3.3 過程控制系統(tǒng)的檢測和變送
裝置 44
3.3.1 檢測和變送的相關概念 44
3.3.2 溫度檢測儀表 45
3.3.3 流量檢測儀表 46
3.3.4 壓力檢測儀表 49
3.3.5 物位檢測儀表 50
3.3.6 檢測儀表的選型 50
3.4 過程控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構 51
3.4.1 調節(jié)閥的結構 51
3.4.2 調節(jié)閥的作用方式 53
3.4.3 調節(jié)閥的靜態(tài)特性 54
3.4.4 調節(jié)閥的動態(tài)特性 56
3.4.5 調節(jié)閥的選型 60
3.5 過程控制系統(tǒng)設計實例 61
本章小結 65
習題 65
第4章 PID調節(jié)原理 67
4.1 PID控制概述 67
4.2 比例調節(jié)（P調節(jié)） 68
4.2.1 比例調節(jié)的動作規(guī)律和比例帶 68
4.2.2 比例調節(jié)的特點—有差調節(jié) 69
4.2.3 比例帶對調節(jié)過程的影響 70
4.3 積分調節(jié)（Ⅰ調節(jié)） 71
4.3.1 積分調節(jié)規(guī)律和積分速度 71
4.3.2 積分調節(jié)的特點—無差調節(jié) 71
4.3.3 積分速度對于調節(jié)過程的影響 72
4.4 微分調節(jié)（D調節(jié)） 72
4.5 比例積分微分調節(jié)（PID調節(jié)） 73
4.5.1 比例積分（PI）調節(jié) 73
4.5.2 比例微分調節(jié) 76
4.5.3 比例積分微分調節(jié)規(guī)律及其基本
特征 77
4.6 數(shù)字PID控制 79
4.6.1 數(shù)字PID控制算法 79
4.6.2 改進的數(shù)字PID算法 80
4.7 PID調節(jié)器參數(shù)的工程整定 82
4.7.1 PID參數(shù)整定的基本原則 83
4.7.2 PID參數(shù)的工程整定方法 83
4.7.3 PID參數(shù)的自整定方法 88
4.7.4 數(shù)字PID參數(shù)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 神經網絡PID控制 91
4.8.3 專家智能自整定PID控制 92
4.9 基于MATLAB的PID控制
仿真 92
4.9.1 P、I、D及其組合控制的仿真 92
4.9.2 抗積分飽和控制方法的仿真 95
4.9.3 改進的微分控制方法的仿真 97
4.9.4 PID參數(shù)工程整定的仿真 100
本章小結 103
習題 103
第5章 串級控制 106
5.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理 106
5.1.1 串級控制系統(tǒng)的基本概念 106
5.1.2 串級控制系統(tǒng)的組成 108
5.1.3 串級控制系統(tǒng)的工作過程 108
5.2 串級控制系統(tǒng)的特點 109
5.3 串級控制系統(tǒng)的設計 113
5.3.1 主、副回路的設計方法 113
5.3.2 主、副控制器正、反作用方式的
確定 117
5.3.3 防止控制器積分飽和的措施 118
5.4 串級控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)
整定 120
5.5 串級控制系統(tǒng)的應用實例 122
5.6 串級控制的MATLAB仿真 124
本章小結 126
習題 126
第6章 特殊控制方法 128
6.1 比值控制系統(tǒng) 128
6.1.1 比值控制系統(tǒng)的基本概念 128
6.1.2 比值控制系統(tǒng)的分析 128
6.1.3 比值控制系統(tǒng)設計 131
6.1.4 比值控制系統(tǒng)的實施 132
6.1.5 比值控制系統(tǒng)的整定 136
6.1.6 比值控制系統(tǒng)中的若干問題 136
6.2 均勻控制系統(tǒng) 138
6.2.1 均勻控制的概念 138
6.2.2 均勻控制系統(tǒng)的結構形式 140
6.2.3 控制器的參數(shù)整定 142
6.3 分程控制系統(tǒng) 143
6.3.1 基本概念 143
6.3.2 分程控制的應用 143
6.3.3 分程閥總流量特性的改善 146
6.4 選擇性控制系統(tǒng) 148
6.4.1 基本概念 148
6.4.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應用 148
6.4.3 選擇性控制系統(tǒng)的設計 151
6.4.4 積分飽和及其防止措施 151
6.5 閥位控制系統(tǒng) 152
6.5.1 基本概念 152
6.5.2 閥位控制系統(tǒng)的應用 153
6.5.3 閥位控制系統(tǒng)的設計與整定 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 均勻控制的MATLAB仿真 158
本章小結 161
習題 161
第7章 補償控制 163
7.1 補償控制的基本原理與結構 163
7.2 前饋控制系統(tǒng) 164
7.2.1 前饋控制系統(tǒng)的概念 164
7.2.2 前饋控制系統(tǒng)的基本結構 165
7.3 大遲延過程系統(tǒng) 168
7.3.1 Smith預估器 168
7.3.2 大林（Dahlin）算法 171
7.4 補償控制的MATLAB仿真 176
7.4.1 前饋控制仿真 176
7.4.2 Smith預估補償控制仿真 178
本章小結 180
習題 180
第8章 關聯(lián)分析與解耦控制 182
8.1 控制回路間的關聯(lián) 182
8.1.1 控制回路間的耦合 182
8.1.2 被控對象的典型耦合結構 183
8.1.3 耦合程度分析方法 184
8.2 相對增益矩陣 185
8.2.1 相對增益矩陣的定義 185
8.2.2 相對增益的計算 185
8.2.3 第二放大系數(shù)qij的直接計算法 186
8.2.4 相對增益矩陣的特性 187
8.3 減少及消除耦合的方法 189
8.4 解耦控制系統(tǒng)設計 190
8.4.1 前饋補償解耦法 190
8.4.2 反饋解耦法 192
8.4.3 對角陣解耦法 192
8.4.4 單位陣解耦法 194
8.4 關聯(lián)分析與解耦控制的
MATLAB仿真 195
本章小結 199
習題 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 模糊集的基本運算 203
9.3 模糊關系 205
9.3.1 普通關系 205
9.3.2 模糊關系 206
9.3.3 模糊變換 208
9.3.4 模糊決策 208
9.4 模糊推理 209
9.4.1 模糊邏輯 209
9.4.2 模糊語言算子 209
9.4.3 模糊推理 211
9.5 模糊控制器原理及設計 213
9.5.1 模糊控制系統(tǒng)的組成 213
9.5.2 模糊控制原理 213
9.5.3 模糊控制系統(tǒng)設計 214
9.6 工業(yè)電阻爐溫度模糊控制系統(tǒng) 224
9.6.1 系統(tǒng)簡介 224
9.6.2 電阻爐溫度模糊控制器設計 224
9.6.3 控制效果 227
9.7 浮選過程模糊控制系統(tǒng) 227
9.7.1 浮選工藝過程 227
9.7.2 浮選過程模糊控制器設計 228
9.7.3 控制效果 230
9.8 模糊控制的MATLAB仿真 231
本章小結 233
習題 234
第10章 預測控制 235
10.1 模型預測控制的基本原理 235
10.2 動態(tài)矩陣控制 236
10.2.1 預測模型 236
10.2.2 滾動優(yōu)化 237
10.2.3 反饋校正 238
10.2.4 算法實現(xiàn) 240
10.2.5 參數(shù)選擇 241
10.2.6 DMC的主要特征和優(yōu)點 242
10.3 模型算法控制 243
10.3.1 具有簡易性能指標的MAC
算法 243
10.3.2 具有一般性能指標的MAC
算法 246
10.3.3 算法實現(xiàn) 248
10.3.4 MAC的主要特征和優(yōu)點 249
10.4 廣義預測控制算法 250
10.4.1 廣義預測控制基本理論 250
10.4.2 基于Toeplitz預測方程的廣義
預測控制算法 256
10.5 基于MATLAB的預測控制
仿真 259
10.5.1 動態(tài)矩陣控制（DMC）仿真 259
10.5.2 廣義預測控制（GPC）仿真 261
本章小結 264
習題 265
第11章 先進控制 266
11.1 自適應控制 266
11.1.1 自適應控制概述 266
11.1.2 模型參考自適應控制 267
11.1.3 自校正控制 269
11.2 智能控制 276
11.2.1 智能控制基礎 276
11.2.2 智能控制的理論結構 277
11.2.3 遞階控制 278
11.2.4 基于知識的專家控制 280
11.2.5 仿人智能控制 281
11.2.6 神經控制 284
11.3 魯棒控制 288
11.3.1 基本概念 288
11.3.2 H∞優(yōu)化與魯棒控制 289
11.3.3 標準H∞控制 290
11.3.4 H∞控制的求解 291
本章小結 294
習題 294
附錄A 工藝流程圖中的儀表圖例
符號 295
參考文獻 296
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