MATLAB/Simulink与过程控制系统

MATLAB/Simulink与过程控制系统
作者：刘文定 等编著
出版时间：2013年版
内容简介
　　 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。
目录
前言
第1章过程控制系统及仿真概述1
11过程控制的任务与目标1
12过程控制系统的组成与特点2
13过程控制系统的分类4
131一般分类4
132按设定值形式分类5
133按系统的结构特点分类5
14过程控制系统的性能指标6
141时域控制性能指标6
142综合控制性能指标7
15过程控制系统的MATLAB计算与仿真8
151控制系统计算机仿真8
152控制系统的MATLAB计算与仿真8
第2章MATLAB与Simulink基础10
21MATLAB系统概述10
211MATLAB简介10
212MATLAB使用简介11
213MATLAB编程基础14
22MATLAB数值计算功能15
221MATLAB数据类型15
222矩阵及其运算17
23MATLAB图形功能20
231二维图形的绘制20
232三维图形的绘制23
24程序设计25
241M文件25
242流程控制语句26
25Simulink仿真基础28
251Simulink的基本操作28
252系统仿真及参数设置31
253Simulink的基本模块34
26Simulink仿真举例36
第3章PID控制器40
31概述40
32比例调节器41
〖1〗MATLAB/Simulink与过程控制系统〖1〗目录321比例调节和比例带41
322比例调节的特点42
33积分调节器47
331积分调节器概述47
332积分调节器的特点47
333积分速度对控制系统的影响47
34比例积分调节器49
341比例积分调节49
342比例积分调节器的特点50
343比例积分调节器对系统过渡过程的影响50
344积分饱和及防止54
35比例微分调节器56
351比例微分控制算法56
352比例微分调节器的特点57
36比例积分微分调节器59
361比例积分微分调节器的表达式59
362PID调节器的频率响应特性60
363PID调节器的阶跃响应60
37数字式PID调节器62
371数字式PID控制算法的形式63
372数字式PID控制算法的特点64
38改进的PID控制算法65
381积分分离PID控制算法65
382抗积分饱和PID控制算法68
383梯形积分PID控制算法71
384变速积分PID控制算法71
385微分先行PID控制算法74
386比例先行IPD控制算法77
387带有死区的PID调节器78
39PID调节器参数的工程整定78
391PID调节器参数整定的原则79
392PID调节器工程整定法的特点80
393PID调节器参数的工程整定80
310PID控制器参数的优化整定92
第4章简单过程控制系统及Simulink仿真96
41简单过程控制系统的组成96
42简单过程控制系统的设计97
421被控对象的动态特性97
422被控变量的选择107
423操纵变量的选择108
424检测变送环节109
425执行器(调节阀）的选择110
43简单过程控制系统的Simulink仿真120
第5章串级控制系统及Simulink仿真127
51串级控制系统的基本原理和结构127
511串级控制系统的基本概念127
512串级控制系统的组成131
513串级控制系统的工作过程132
52串级控制系统的分析与设计135
521串级控制系统的分析135
522串级控制系统的设计143
53串级控制系统控制器参数的整定153
531逐步逼近法153
532两步整定法153
533一步整定法154
54串级控制系统应用及Simulink仿真155
541串级控制系统用于克服变化剧烈和幅值大的干扰155
542串级控制系统用于克服对象的纯滞后159
543串级控制系统用于克服对象的容量滞后160
544串级控制系统用于克服对象特性的非线性164
第6章特殊控制系统及Simulink仿真169
61比值控制系统169
611比值控制原理169
612比值控制系统的结构类型169
62比值控制系统设计172
621主动量、从动量的选择172
622控制方案的选择173
623调节器控制规律的选择173
624比值系数的计算173
625实施方案的选择175
626调节器参数的整定175
63比值控制系统及Simulink仿真176
64均匀控制系统185
641均匀控制的概念185
642均匀控制系统的特点186
65均匀控制系统的结构形式187
651简单均匀控制187
652串级均匀控制187
653双冲量均匀控制188
654控制规律的选择189
655均匀控制系统参数整定189
66均匀控制系统及Simulink仿真189
67分程控制系统193
671分程控制的概念193
672分程控制系统的应用194
673分程控制应用中的几个问题196
674分程控制的应用197
68选择性控制系统198
681选择性控制的概念198
682选择性控制系统的类型198
683选择性控制系统设计205
684选择性控制系统的应用205
69双重控制系统206
691基本原理和结构206
692双重控制系统设计207
693双重控制系统的Simulink仿真207
610应用实例212
6101间歇式生产化学反应的分程控制213
6102精馏过程中冷凝器的选择性控制系统213
6103甲烷转化反应中的比值控制及比值报警系统214
6104隧道窑炉的串级及比值控制系统214
6105加热炉的安全联锁保护系统215
第7章补偿控制系统及Simulink仿真216
71前馈控制系统216
711前馈控制系统的原理和特点216
712前馈控制系统的基本结构218
72前馈控制系统的设计221
721前馈控制系统可实现的条件221
722前馈控制器的实施221
723前馈控制系统的参数整定222
73前馈控制系统的Simulink仿真230
731前馈控制系统230
732前馈反馈控制系统231
74大时滞过程控制系统及Simulink仿真235
741改进的常规控制方案236
742预估补偿控制239
743采样控制方案245
第8章解耦控制系统246
81多变量控制系统的耦合246
811第一增益247
812第二增益247
813相对增益248
814相对增益的性质249
815多输入多输出系统的相对增益矩阵249
82消除和减弱耦合的方法252
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252
822控制器的参数整定253
823减少控制回路253
824串接解耦控制253
83解耦控制系统设计253
831对角阵解耦控制253
832单位矩阵解耦控制257
833前馈补偿解耦控制259
834反馈解耦控制260
835简化解耦控制系统262
84解耦控制系统的Simulink仿真263
第9章典型过程控制系统270
91传热设备的控制系统270
911传热设备的类型270
912传热设备的控制目的270
913换热器的控制271
914蒸汽加热器的控制280
915冷凝冷却器的控制281
92锅炉设备的控制283
921锅炉设备概述283
922锅炉锅筒水位控制285
923锅炉燃烧控制系统296
参考文献311