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過程控制與自動化儀表-第3版 版權信息
- ISBN：9787111556534
- 條形碼：9787111556534 ; 978-7-111-55653-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
過程控制與自動化儀表-第3版 本書特色
本書是依據普通高等學校“過程控制與自動化儀表”教學大綱的要求，在第1版（2000年）和第2版（2007年）的基礎上修訂而成。
本書從當前生產過程自動化的實際需要和過程控制的新發展出發，在介紹了生產過程控制系統與自動化儀表的基本概念、工作原理及使用要求、簡單控制系統設計方案的基礎上，重點介紹了智能儀表、過程系統建模、特殊工藝及復雜過程控制系統的分析與設計、基于網絡的計算機控制系統及工程應用等問題。
本書取材適當、深度與廣度適中，能適應不同高校本科電氣信息類專業的教學需求；內容敘述簡明扼要、通俗易懂、循序漸進、方便自學；每章開始扼要提出了本章教學內容和應達到的基本要求；每章末編寫了基本練習題、綜合練習題和設計題，以適應學生不同的學習需求，也便于教師因材施教。
本書可作為高等學校電氣信息類專業的教材，也可供相關專業師生和專業工程技術人員參考。
【推薦簡言】
本書的主要特點有：①在保留第1版和第2版主要特色的基礎上更新了內容，引進了新的成果與應用實例，并嚴格按照本科專業的培養目標和教學大綱的要求編寫，取材適當、深度與廣度適中；②在保持系統性與完整性的基礎上按模塊化結構編寫，以適應不同高校的教學要求；③從生產實際需要出發，從工程實用性入手，盡可能采用各種先進而又成熟的控制策略與自動化儀表，力求做到技術的先進性與工程實用性相統一；④采用簡明扼要、通俗易懂、由淺入深、先易后難、先簡單再復雜的敘述方法，循序漸進，便于自學；⑤為便于學習，每章均提出了本章的主要內容和應達到的學習要求；⑥每章習題按基本練習題、綜合練習題和設計題三個層次分類編寫，以適應學生不同的學習需求，也便于教師因材施教。
主要修改內容如下：①考慮到新型傳感器技術的發展和應用推廣情況，增加了主流傳感器及儀表內容，如磁力機械式氧量分析儀、配備氣源調節器的電-氣轉換器等；②考慮到多數高校都開設智能控制相關課程內容，由于版面限制，本教材難以詳細講述所有內容，因此將第2版中的模糊控制相關內容刪除；③隨著預測控制方法在工業過程系統的應用越來越廣泛，而第2版中內容過于簡短，不便于學生理解和實現，因此對這部分內容進行了重新編排，并增加了仿真實例；④隨著DCS技術的更新、發展及廣泛應用，將第九章中DCS部分進行了修改，增加了第四代DCS系統內容，并基于典型DCS系統并以加熱爐溫度系統為例，講述了DCS系統設計方案和典型控制方法串級控制方法的實現過程。
全書共分10章，1～5章為基礎部分，6～9章為提高部分，第10章為應用部分。本書參考教學時數為56～64學時（其中包括8～10學時實驗）。
過程控制與自動化儀表-第3版 內容簡介
本書是依據普通高等學校“過程控制與自動化儀表”教學大綱的要求，在第1版（2000年）和第2版（2007年）的基礎上修訂而成。 本書從當前生產過程自動化的實際需要和過程控制的新發展出發，在介紹了生產過程控制系統與自動化儀表的基本概念、工作原理及使用要求、簡單控制系統設計方案的基礎上，重點介紹了智能儀表、過程系統建模、特殊工藝及復雜過程控制系統的分析與設計、基于網絡的計算機控制系統及工程應用等問題。 本書取材適當、深度與廣度適中，能適應不同高校本科電氣信息類專業的教學需求；內容敘述簡明扼要、通俗易懂、循序漸進、方便自學；每章開始扼要提出了本章教學內容和應達到的基本要求；每章末編寫了基本練習題、綜合練習題和設計題，以適應學生不同的學習需求，也便于教師因材施教。 本書可作為高等學校電氣信息類專業的教材，也可供相關專業師生和專業工程技術人員參考。 【推薦簡言】 本書的主要特點有：①在保留第1版和第2版主要特色的基礎上更新了內容，引進了新的成果與應用實例，并嚴格按照本科專業的培養目標和教學大綱的要求編寫，取材適當、深度與廣度適中；②在保持系統性與完整性的基礎上按模塊化結構編寫，以適應不同高校的教學要求；③從生產實際需要出發，從工程實用性入手，盡可能采用各種先進而又成熟的控制策略與自動化儀表，力求做到技術的先進性與工程實用性相統一；④采用簡明扼要、通俗易懂、由淺入深、先易后難、先簡單再復雜的敘述方法，循序漸進，便于自學；⑤為便于學習，每章均提出了本章的主要內容和應達到的學習要求；⑥每章習題按基本練習題、綜合練習題和設計題三個層次分類編寫，以適應學生不同的學習需求，也便于教師因材施教。 主要修改內容如下：①考慮到新型傳感器技術的發展和應用推廣情況，增加了主流傳感器及儀表內容，如磁力機械式氧量分析儀、配備氣源調節器的電-氣轉換器等；②考慮到多數高校都開設智能控制相關課程內容，由于版面限制，本教材難以詳細講述所有內容，因此將第2版中的模糊控制相關內容刪除；③隨著預測控制方法在工業過程系統的應用越來越廣泛，而第2版中內容過于簡短，不便于學生理解和實現，因此對這部分內容進行了重新編排，并增加了仿真實例；④隨著DCS技術的更新、發展及廣泛應用，將第九章中DCS部分進行了修改，增加了第四代DCS系統內容，并基于典型DCS系統并以加熱爐溫度系統為例，講述了DCS系統設計方案和典型控制方法串級控制方法的實現過程。 全書共分10章，1～5章為基礎部分，6～9章為提高部分，第10章為應用部分。本書參考教學時數為56～64學時（其中包括8～10學時實驗）。
過程控制與自動化儀表-第3版 目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1過程控制概述1
1.1.1過程控制的特點、任務及要求1
1.1.2過程控制的發展概況6
1.1.3過程控制系統的組成、分類及性能指標7
1.2自動化儀表概述10
1.2.1自動化儀表的分類與發展10
1.2.2自動化儀表的信號制與能源供給12
1.2.3安全防爆儀表與安全防爆系統13
思考題與習題15
第2章 過程參數的檢測與變送17
2.1參數檢測與變送概述17
2.1.1檢測儀表17
2.1.2檢測誤差18
2.1.3檢測儀表的基本特性20
2.1.4變送器的構成原理23
2.1.5變送器的信號傳輸方式25
2.2溫度的檢測與變送26
2.2.1溫度檢測方法26
2.2.2典型模擬式溫度變送器34
2.2.3智能式溫度變送器40
2.3壓力的檢測與變送42
2.3.1壓力的概念及其檢測42
2.3.2DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器44
2.3.3電容式差壓變送器48
2.3.4智能式差壓變送器50
2.4流量的檢測與變送53
2.4.1流量的概念與檢測方法53
2.4.2典型流量檢測儀表54
2.5物位的檢測與變送58
2.5.1物位檢測的主要方法58
2.5.2典型物位檢測儀表59
2.6成分的檢測與變送62
2.6.1概述62
2.6.2紅外式氣體成分的檢測及儀表63
2.6.3氧氣成分的檢測及儀表64
2.6.4多種組分的檢測及儀表70
思考題與習題71
第3章 過程控制儀表74
3.1過程控制儀表概述74
3.2DDZ-Ⅲ型模擬式調節器75
3.2.1比例積分微分調節規律75
3.2.2DDZ-Ⅲ型PID基型調節器78
3.3數字式控制器87
3.3.1數字式控制器的基本構成88
3.3.2數字式控制器實例89
3.4執行器94
3.4.1執行器的構成原理94
3.4.2氣動執行器的應用97
3.4.3電/氣轉換器與閥門定位器103
3.4.4智能式電動執行器105
3.5安全柵107
3.5.1齊納式安全柵107
3.5.2隔離式安全柵108
思考題與習題110
第4章 被控過程的數學模型113
4.1過程建模的基本概念113
4.1.1被控過程的數學模型及其作用113
4.1.2被控過程的特性114
4.1.3過程建模方法117
4.2解析法建立過程的數學模型119
4.2.1解析法建模的一般步驟119
4.2.2單容過程的解析法建模119
4.2.3多容過程的解析法建模122
4.3試驗法建立過程的數學模型125
4.3.1響應曲線法126
4.3.2*小二乘法133
思考題與習題142
第5章 簡單控制系統的設計146
5.1簡單控制系統設計概述146
5.1.1控制系統設計任務及開發步驟147
5.1.2設計中需要注意的有關問題148
5.2控制方案的確定149
5.2.1被控參數的選取149
5.2.2控制參數的選擇150
5.2.3被控參數的測量與變送153
5.2.4調節規律對控制質量的影響及其選擇154
5.2.5執行器的選擇 160
5.2.6調節器正/反作用方式的選擇160
5.3調節器的參數整定161
5.3.1調節器參數整定的理論基礎161
5.3.2調節器參數的整定163
5.3.3PID調節器參數的自整定168
5.4單回路控制系統設計實例173
5.4.1干燥過程的控制系統設計173
5.4.2儲槽液位過程控制系統的設計175
思考題與習題176
第6章 常用高性能過程控制系統180
6.1串級控制系統180
6.1.1串級控制的基本概念180
6.1.2串級控制系統的控制效果181
6.1.3串級控制系統的適用范圍186
6.1.4串級控制系統的設計188
6.1.5串級控制系統的參數整定191
6.2前饋控制系統193
6.2.1前饋控制的基本概念193
6.2.2前饋控制的特點及局限性194
6.2.3靜態補償與動態補償195
6.2.4前饋-反饋復合控制195
6.2.5引入前饋控制的原則及應用實例196
6.3大滯后過程控制系統198
6.3.1大滯后過程概述198
6.3.2史密斯預估控制198
6.3.3改進型史密斯預估控制200
6.3.4內模控制202
思考題與習題205
第7章 實現特殊工藝要求的過程控制系統208
7.1比值控制系統208
7.1.1比值控制概述208
7.1.2比值控制系統的設計211
7.1.3比值控制系統的參數整定215
7.2均勻控制系統215
7.2.1均勻控制的提出及其特點215
7.2.2均勻控制系統的設計217
7.3分程控制系統219
7.3.1分程控制概述219
7.3.2分程控制系統的設計220
7.3.3分程控制系統的應用222
7.4自動選擇性控制系統223
7.4.1自動選擇性控制概述223
7.4.2系統的類型及工作過程224
7.4.3自動選擇性控制系統的設計225
思考題與習題227
第8章 復雜過程控制系統231
8.1序言231
8.2多變量解耦控制系統231
8.2.1耦合過程及其要解決的問題231
8.2.2相對增益與相對增益矩陣232
8.2.3解耦控制系統的設計237
8.3適應過程參數變化的控制系統242
8.3.1適應靜態增益變化的控制系統242
8.3.2適應純滯后時間變化的控制系統244
8.3.3適應時間常數變化的控制系統246
8.4推理控制系統248
8.4.1推理控制系統的組成248
8.4.2推理-反饋控制系統250
8.4.3輸出可測條件下的推理控制系統252
8.5預測控制系統255
8.5.1預測控制的基本思想255
8.5.2預測模型256
8.5.3典型預測控制算法259
思考題與習題267
第9章 基于網絡的過程計算機控制系統269
9.1集散控制系統269
9.1.1集散控制系統概述269
9.1.2集散控制系統的通信網絡系統277
9.1.3集散控制系統的控制器280
9.1.4集散控制系統操作員站283
9.1.5集散控制系統工程師站與組態軟件285
9.1.6集散控制系統的設計實例296
9.2基于現場總線的過程控制系統299
9.2.1現場總線的基本概念299
9.2.2現場總線的通信模型300
9.2.3基于現場總線的控制系統的設計306
思考題與習題309
第10章 典型生產過程控制與工程設計311
10.1典型生產過程控制311
10.1.1電廠鍋爐的過程控制311
10.1.2精餾塔的過程控制317
10.2過程控制系統的工程設計322
10.2.1工程設計的目的和主要內容322
10.2.2工程設計的具體步驟323
10.2.3控制系統的抗干擾和接地設計326
思考題與習題330
附錄333
參考文獻336
前言
第1章 緒論1
1.1過程控制概述1
1.1.1過程控制的特點、任務及要求1
1.1.2過程控制的發展概況6
1.1.3過程控制系統的組成、分類及性能指標7
1.2自動化儀表概述10
1.2.1自動化儀表的分類與發展10
1.2.2自動化儀表的信號制與能源供給12
1.2.3安全防爆儀表與安全防爆系統13
思考題與習題15
第2章 過程參數的檢測與變送17
2.1參數檢測與變送概述17
2.1.1檢測儀表17
2.1.2檢測誤差18
2.1.3檢測儀表的基本特性20
2.1.4變送器的構成原理23
2.1.5變送器的信號傳輸方式25
2.2溫度的檢測與變送26
2.2.1溫度檢測方法26
2.2.2典型模擬式溫度變送器34
2.2.3智能式溫度變送器40
2.3壓力的檢測與變送42
2.3.1壓力的概念及其檢測42
2.3.2DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差壓變送器44
2.3.3電容式差壓變送器48
2.3.4智能式差壓變送器50
2.4流量的檢測與變送53
2.4.1流量的概念與檢測方法53
2.4.2典型流量檢測儀表54
2.5物位的檢測與變送58
2.5.1物位檢測的主要方法58
2.5.2典型物位檢測儀表59
2.6成分的檢測與變送62
2.6.1概述62
2.6.2紅外式氣體成分的檢測及儀表63
2.6.3氧氣成分的檢測及儀表64
2.6.4多種組分的檢測及儀表70
思考題與習題71
第3章 過程控制儀表74
3.1過程控制儀表概述74
3.2DDZ-Ⅲ型模擬式調節器75
3.2.1比例積分微分調節規律75
3.2.2DDZ-Ⅲ型PID基型調節器78
3.3數字式控制器87
3.3.1數字式控制器的基本構成88
3.3.2數字式控制器實例89
3.4執行器94
3.4.1執行器的構成原理94
3.4.2氣動執行器的應用97
3.4.3電/氣轉換器與閥門定位器103
3.4.4智能式電動執行器105
3.5安全柵107
3.5.1齊納式安全柵107
3.5.2隔離式安全柵108
思考題與習題110
第4章 被控過程的數學模型113
4.1過程建模的基本概念113
4.1.1被控過程的數學模型及其作用113
4.1.2被控過程的特性114
4.1.3過程建模方法117
4.2解析法建立過程的數學模型119
4.2.1解析法建模的一般步驟119
4.2.2單容過程的解析法建模119
4.2.3多容過程的解析法建模122
4.3試驗法建立過程的數學模型125
4.3.1響應曲線法126
4.3.2*小二乘法133
思考題與習題142
第5章 簡單控制系統的設計146
5.1簡單控制系統設計概述146
5.1.1控制系統設計任務及開發步驟147
5.1.2設計中需要注意的有關問題148
5.2控制方案的確定149
5.2.1被控參數的選取149
5.2.2控制參數的選擇150
5.2.3被控參數的測量與變送153
5.2.4調節規律對控制質量的影響及其選擇154
5.2.5執行器的選擇 160
5.2.6調節器正/反作用方式的選擇160
5.3調節器的參數整定161
5.3.1調節器參數整定的理論基礎161
5.3.2調節器參數的整定163
5.3.3PID調節器參數的自整定168
5.4單回路控制系統設計實例173
5.4.1干燥過程的控制系統設計173
5.4.2儲槽液位過程控制系統的設計175
思考題與習題176
第6章 常用高性能過程控制系統180
6.1串級控制系統180
6.1.1串級控制的基本概念180
6.1.2串級控制系統的控制效果181
6.1.3串級控制系統的適用范圍186
6.1.4串級控制系統的設計188
6.1.5串級控制系統的參數整定191
6.2前饋控制系統193
6.2.1前饋控制的基本概念193
6.2.2前饋控制的特點及局限性194
6.2.3靜態補償與動態補償195
6.2.4前饋-反饋復合控制195
6.2.5引入前饋控制的原則及應用實例196
6.3大滯后過程控制系統198
6.3.1大滯后過程概述198
6.3.2史密斯預估控制198
6.3.3改進型史密斯預估控制200
6.3.4內模控制202
思考題與習題205
第7章 實現特殊工藝要求的過程控制系統208
7.1比值控制系統208
7.1.1比值控制概述208
7.1.2比值控制系統的設計211
7.1.3比值控制系統的參數整定215
7.2均勻控制系統215
7.2.1均勻控制的提出及其特點215
7.2.2均勻控制系統的設計217
7.3分程控制系統219
7.3.1分程控制概述219
7.3.2分程控制系統的設計220
7.3.3分程控制系統的應用222
7.4自動選擇性控制系統223
7.4.1自動選擇性控制概述223
7.4.2系統的類型及工作過程224
7.4.3自動選擇性控制系統的設計225
思考題與習題227
第8章 復雜過程控制系統231
8.1序言231
8.2多變量解耦控制系統231
8.2.1耦合過程及其要解決的問題231
8.2.2相對增益與相對增益矩陣232
8.2.3解耦控制系統的設計237
8.3適應過程參數變化的控制系統242
8.3.1適應靜態增益變化的控制系統242
8.3.2適應純滯后時間變化的控制系統244
8.3.3適應時間常數變化的控制系統246
8.4推理控制系統248
8.4.1推理控制系統的組成248
8.4.2推理-反饋控制系統250
8.4.3輸出可測條件下的推理控制系統252
8.5預測控制系統255
8.5.1預測控制的基本思想255
8.5.2預測模型256
8.5.3典型預測控制算法259
思考題與習題267
第9章 基于網絡的過程計算機控制系統269
9.1集散控制系統269
9.1.1集散控制系統概述269
9.1.2集散控制系統的通信網絡系統277
9.1.3集散控制系統的控制器280
9.1.4集散控制系統操作員站283
9.1.5集散控制系統工程師站與組態軟件285
9.1.6集散控制系統的設計實例296
9.2基于現場總線的過程控制系統299
9.2.1現場總線的基本概念299
9.2.2現場總線的通信模型300
9.2.3基于現場總線的控制系統的設計306
思考題與習題309
第10章 典型生產過程控制與工程設計311
10.1典型生產過程控制311
10.1.1電廠鍋爐的過程控制311
10.1.2精餾塔的過程控制317
10.2過程控制系統的工程設計322
10.2.1工程設計的目的和主要內容322
10.2.2工程設計的具體步驟323
10.2.3控制系統的抗干擾和接地設計326
思考題與習題330
附錄333
參考文獻336
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