MATLAB/Simulink与过程控制系统

前言第1章过程控制系统及仿真概述1．1过程控制的任务与目标1．2过程控制系统的组成与特点1．3过程控制系统的分类1．3．1一般分类1．3．2按设定值形式分类1．3．3按系统的结构特点分类1．4过程控制系统的性能指标1．4．1时域控制性能指标1．4．2综合控制性能指标1．5过程控制系统的MATLAB计算与仿真1．5．1控制系统计算机仿真1．5．2控制系统的MATLAB计算与仿真第2章MATLAB与Simulink基础2．1 MATLAB系统概述2．1．1 MATLAB简介2．1．2 MATLAB使用简介2．1．3 MATLAB编程基础2．2 MATLAB数值计算功能2．2．1 MATLAB数据类型2．2．2矩阵及其运算2．3 MATLAB图形功能2．3．1二维图形的绘制2．3．2三维图形的绘制2．4程序设计2．4．1 M文件2．4．2流程控制语句2．5 Simulink仿真基础2．5．1 Simulink的基本操作2．5．2系统仿真及参数设置2．5．3 Simulink的基本模块2．6 Simulink仿真举例第3章PID控制器3．1概述3．2比例调节器3．2．1比例调节和比例带3．2．2比例调节的特点3．3积分调节器3．3．1积分调节器概述3．3．2积分调节器的特点3．3．3积分速度对控制系统的影响3．4比例积分调节器3．4．1比例积分调节3．4．2比例积分调节器的特点3．4．3比例积分调节器对系统过渡过程的影响3．4．4积分饱和及防止3．5比例微分调节器3．5．1比例微分控制算法3．5．2比例微分调节器的特点3．6比例积分微分调节器3．6．1比例积分微分调节器的表达式3．6．2 PID调节器的频率响应特性3．6．3 PID调节器的阶跃响应3．7数字式PID调节器3．7．1数字式PID控制算法的形式3．7．2数字式PID控制算法的特点3．8改进的PID控制算法3．8．1积分分离PID控制算法3．8．2抗积分饱和PID控制算法3．8．3梯形积分PID控制算法3．8．4变速积分PID控制算法3．8．5微分先行PID控制算法3．8．6比例先行IPD控制算法3．8．7带有死区的PID调节器3．9 PID调节器参数的工程整定3．9．1 PID调节器参数整定的原则3．9．2 PID调节器工程整定法的特点3．9．3 PID调节器参数的工程整定3．10 PID控制器参数的优化整定第4章简单过程控制系统及Simulink仿真4．1简单过程控制系统的组成4．2简单过程控制系统的设计4．2．1被控对象的动态特性4．2．2被控变量的选择4．2．3操纵变量的选择4．2．4检测变送环节4．2．5执行器(调节阀）的选择4．3简单过程控制系统的Simulink仿真第5章串级控制系统及Simulink仿真5．1串级控制系统的基本原理和结构5．1．1串级控制系统的基本概念5．1．2串级控制系统的组成5．1．3串级控制系统的工作过程5．2串级控制系统的分析与设计5．2．1串级控制系统的分析5．2．2串级控制系统的设计5．3串级控制系统控制器参数的整定5．3．1逐步逼近法5．3．2两步整定法5．3．3一步整定法5．4串级控制系统应用及Simulink仿真5．4．1串级控制系统用于克服变化剧烈和幅值大的干扰5．4．2串级控制系统用于克服对象的纯滞后5．4．3串级控制系统用于克服对象的容量滞后5．4．4串级控制系统用于克服对象特性的非线性第6章特殊控制系统及Simulink仿真6．1比值控制系统6．1．1比值控制原理6．1．2比值控制系统的结构类型6．2比值控制系统设计6．2．1主动量、从动量的选择6．2．2控制方案的选择6．2．3调节器控制规律的选择6．2．4比值系数的计算6．2．5实施方案的选择6．2．6调节器参数的整定6．3比值控制系统及Simulink仿真6．4均匀控制系统6．4．1均匀控制的概念6．4．2均匀控制系统的特点6．5均匀控制系统的结构形式6．5．1简单均匀控制6．5．2串级均匀控制6．5．3双冲量均匀控制6．5．4控制规律的选择6．5．5均匀控制系统参数整定6．6均匀控制系统及Simulink仿真6．7分程控制系统6．7．1分程控制的概念6．7．2分程控制系统的应用6．7．3分程控制应用中的几个问题6．7．4分程控制的应用6．8选择性控制系统6．8．1选择性控制的概念6．8．2选择性控制系统的类型6．8．3选择性控制系统设计6．8．4选择性控制系统的应用6．9双重控制系统6．9．1基本原理和结构6．9．2双重控制系统设计6．9．3双重控制系统的Simulink仿真6．10应用实例6．10．1间歇式生产化学反应的分程控制6．10．2精馏过程中冷凝器的选择性控制系统6．10．3甲烷转化反应中的比值控制及比值报警系统6．10．4隧道窑炉的串级及比值控制系统6．10．5加热炉的安全联锁保护系统第7章补偿控制系统及Simulink仿真7．1前馈控制系统7．1．1前馈控制系统的原理和特点7．1．2前馈控制系统的基本结构7．2前馈控制系统的设计7．2．1前馈控制系统可实现的条件7．2．2前馈控制器的实施7．2．3前馈控制系统的参数整定7．3前馈控制系统的Simulink仿真7．3．1前馈控制系统7．3．2前馈反馈控制系统7．4大时滞过程控制系统及Simulink仿真7．4．1改进的常规控制方案7．4．2预估补偿控制7．4．3采样控制方案第8章解耦控制系统8．1多变量控制系统的耦合8．1．1第一增益8．1．2第二增益8．1．3相对增益8．1．4相对增益的性质8．1．5多输入多输出系统的相对增益矩阵8．2消除和减弱耦合的方法8．2．1被控变量(输出变量）与操纵变量(输入变量）间的正确匹配8．2．2控制器的参数整定8．2．3减少控制回路8．2．4串接解耦控制8．3解耦控制系统设计8．3．1对角阵解耦控制8．3．2单位矩阵解耦控制8．3．3前馈补偿解耦控制8．3．4反馈解耦控制8．3．5简化解耦控制系统8．4解耦控制系统的Simulink仿真第9章典型过程控制系统9．1传热设备的控制系统9．1．1传热设备的类型9．1．2传热设备的控制目的9．1．3换热器的控制9．1．4蒸汽加热器的控制9．1．5冷凝冷却器的控制9．2锅炉设备的控制9．2．1锅炉设备概述9．2．2锅炉锅筒水位控制9．2．3锅炉燃烧控制系统参考文献

　　本书从基本概念入手，系统地阐述了简单过程控制系统和复杂过程控制系统的构成、基本原理、特点、设计方法及过程控制系统的计算机辅助设计。内容包括MATLAB/Simulink的基础知识和常用工具箱在过程控制系统中的应用、PID控制策略、单回路控制系统、串级控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统、补偿控制系统、解耦控制系统，以及典型控制系统的分析、设计、参数整定。通过大量经典的Simulink仿真实例全面阐述了过程控制系统的原理、设计及参数的整定等技术。　　　本书内容深入浅出，概念清楚，理论与Simulink仿真紧密结合，各个章节的内容既相互联系又相互独立，读者可以结合自己的专业领域深入地进行研究。本书适用于自动化、自动化仪表、计算机应用、机械电子及自动化等领域的本、专科生及研究生作为教学参考书，也可以供从事生产过程自动化、机械电子及自动化、计算机应用等领域的工程技术人员参考。