過程控制系統的MATLAB仿真

《過程控制系統的MATLAB仿真》是2009年機械工業出版社出版的圖書，作者是劉文定。

基本介紹

• 書名：過程控制系統的MATLAB仿真
• 作者：劉文定
• ISBN：9787111256991
• 定價：38.00 元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間： 2009
• 開本：16

內容簡介

該書從基本概念入手，系統地闡述了簡單過程控制系統和複雜過程控制系統的構成、基本原理、特點、設計方法及過程控制系統的計算機仿真。

內容包括MATLAB與Simulink技術、PID控制策略、單迴路控制系統、串級控制系統、比值控制系統、均勻控制系統、分程控制系統、選擇性控制系統、補償控制系統、解耦控制系統，以及典型控制系統的分析、設計、參數整定和計算機仿真。

《過程控制系統的MATLAB仿真》內容深入淺出，概念清楚，各個章節的內容既相互聯繫又相互獨立，讀者可以結合自己的專業領域深入地進行研究．《過程控制系統的MATLAB仿真》適用於自動化、自動化儀表、計算機套用、機械電子及自動化等領域的本、專科生及研究生作為教學參考書，也可以供從事生產過程自動化、機械電子及自動化、計算機套用等領域的工程技術人員參考。

目錄

前言

第1章過程控制系統及仿真概述

1.1過程控制的任務與目標

1.2過程控制系統的組成與特點

1.3過程控制系統的分類

1.3.1一般分類

1.3.2按設定值形式分類

1.3.3按系統的結構特點分類

1.4過程控制系統的性能指標

1.4.1時域控制性能指標

1.4.2綜合控制性能指標

1.5過程控制系統的MATLAB計算與仿真

1.5.1控制系統計算機仿真

1.5.2控制系統的MATLAB計算與仿真

第2章控制系統MA丁LAB仿真基礎

2.1MATLAB系統概述

2.1.1MATLAB簡介

2.1.2MATLAB集成環境的組成

2.1.3MATLAB編程基礎

2.2MATLAB數值計算功能

2.2.1MATLAB數據類型

2.2.2矩陣及其運算

2.3MATuB圖形功能

2.3.1二維圖形的繪製

2.3.2三維圖形的繪製

2.4程式設計

2.4.1M檔案

2.4.2流程控制語句

2.5Simulink仿真基礎

2.5.1Simulink的基本操作

2.5.2系統仿真及參數設定

2.5.3Simulink仿真分析

第3章PID控制器

3.1概述

3.2比例調節器

3.2.1比例調節和比例帶

3.2.2比例調節的特點

3.3積分調節器

3.3.1積分調節器概述

3.3.2積分調節器的特點

3.3.3積分速度對控制系統的影響

3.4比例積分調節器

3.4.1比例積分調節

3.4.2比例積分調節器的特點

3.4.3比例積分調節器對系統過渡過程的影響

3.4.4積分飽和及防止

3.5比例微分調節器

3.5.1比例微分控制算法

3.5.2比例微分調節器的特點

3.6比例積分微分調節器

3.6.1比例積分微分調節器的表達式

3.6.2PID調節器的頻率回響特性

3.6.3PID調節器的階躍回響

3.7數字式PID調節器

3.7.1數字式PID控制算法的形式

3.7.2數字式PID控制算法的特點

3.8改進的PID控制算法

3.8.1積分分離PID控制算法

3.8.2抗積分飽和PID控制算法

3.8.3梯形積分PID控制算法

3.8.4變速積分PID控制算法

3.8.5微分先行PID控制算法

3.8.6比例先行I-PD控制算法

3.8.7帶有死區的PID調節器

3.9PID調節器參數的工程整定

3.9.1PID調節器參數整定的原則

3.9.2PID調節器工程整定法的特點

3.9.3PID調節器參數的工程整定

第4章簡單過程控制系統及MATLAB計算與仿真

4.1簡單過程控制系統的組成

4.2簡單過程控制系統的設計

4.2.1被控對象的動態特性

4.2.2被控變數的選擇

4.2.3操縱變數的選擇

4.2.4檢測變送環節

4.2.5執行器（調節閥）的選擇

4.3簡單過程控制系統的MATLAB計算與仿真

第5章串級控制系統及MATLAB計算與仿真

5.1串級控制系統的基本原理和結構

5.1.1串級控制系統的基本概念

5.1.2串級控制系統的組成

5.1.3串級控制系統的工作過程

5.2串級控制系統的分析與設計

5.2.1串級控制系統的分析

5.2.2串級控制系統的設計

5.3串級控制系統控制器參數的整定

5.3.1逐步逼近法

5.3.2兩步整定法

5.3.3一步整定法

5.4串級控制系統套用的MATLAB計算與仿真

5.4.1串級控制系統用於克服變化劇烈和幅值大的干擾

5.4.2串級控制系統用於克服對象的純滯後

5.4.3串級控制系統用於克服對象的容量滯後

5.4.4串級控制系統用於克服對象特性的非線性

第6章特殊控制系統的MATLAB計算與仿真

6.1比值控制系統

6.1.1比值控制原理

6.1.2比值控制系統的結構類型

6.2比值控制系統設計

6.2.1主動量、從動量的選擇

6.2.2控制方案的選擇

6.2.3調節器控制規律的選擇

6.2.4比值係數的計算

6.2.5實施方案的選擇

6.2.6調節器參數的整定

6.3比值控制系統的MATLAB計算與仿真

6.4均勻控制系統

6.4.1均勻控制的概念

6.4.2均勻控制系統的特點

6.5均勻控制系統的結構形式

6.5.1簡單均勻控制

6.5.2串級均勻控制

6.5.3雙衝量均勻控制

6.5.4控制規律的選擇

6.5.5均勻控制系統參數整定

6.6均勻控制系統的MATLAB計算與仿真

6.7分程控制系統

6.7.1分程控制的概念

6.7.2分程控制系統的套用

6.7.3分程控制套用中的幾個問題

6.7.4分程控制的套用

6.8選擇性控制系統

6.8.1選擇性控制的概念

6.8.2選擇性控制系統的類型

6.8.3選擇性控制系統設計

6.8.4選擇性控制系統的套用

6.9雙重控制系統

6.9.1基本原理和結構

6.9.2雙重控制系統設計

6.9.3雙重控制系統的MATLAB計算與仿真

6.10套用實例

6.10.1間歇式生產化學反應的分程控制

6.10.2精餾過程中冷凝器的選擇性控制系統

6.10.3甲烷轉化反應中的比值控制及比值報警系統

6.10.4隧道窯爐的串級及比值控制系統

6.10.5加熱爐的安全聯鎖保護系統

第7章補償控制系統及MATLAB計算與仿真

7.1前饋控制系統

7.1.1前饋控制系統的原理和特點

7.1.2前饋控制系統的基本結構

7.2前饋控制系統的設計

7.2.1前饋控制系統可實現的條件-

7.2.2前饋控制器的實施

7.2.3前饋控制系統的參數整定

7.3前饋控制系統的MATLAB計算與仿真

7.3.1前饋控制系統

7.3.2前饋-反饋控制系統

7.4大時滯過程控制系統及MATLAB計算與仿真

7.4.1改進的常規控制方案

7.4.2預估補償控制

7.4.3採樣控制方案

第8章解耦控制系統的MATLAB計算與仿真

8.1多變數控制系統的耦合

8.1.1第一增益

8.1.2第二增益

8.1.3相對增益

8.1.4相對增益的性質

8.1.5多輸入多輸出系統的相對增益矩陣

8.2消除和減弱耦合的方法

8.2.1被控變數（輸出變數）與操縱變數（輸入變數）間的正確匹配

8.2.2控制器的參數整定

8.2.3減少控制迴路

8.2.4串接解耦控制

8.3解耦控制系統設計

8.3.1對角陣解耦控制

8.3.2單位矩陣解耦控制

8.3.3前饋補償解耦控制

8.3.4反饋解耦控制

8.3.5簡化解耦控制系統

8.4解耦控制系統的MATLAB計算與仿真

第9章典型過程控制系統

9.1傳熱設備的控制系統

9.1.1傳熱設備的類型

9.1.2傳熱設備的控制目的

9.1.3換熱器的控制

9.1.4蒸汽加熱器的控制

9.1.5冷凝冷卻器的控制

9.2鍋爐設備的控制

9.2.1鍋爐設備概述

9.2.2鍋爐汽包水位控制

9.2.3鍋爐燃燒控制系統

參考文獻

……

序言

隨著科學技術的飛速發展，生產過程也在向規模化、複雜化和大型化的方向日新月異地發展。過程控制系統是一門與生產過程聯繫非常密切的課程，過程控制系統的設計涉及生產工藝、測控技術、自動控制理論、智慧型控制和計算機技術等領域的知識，是一門綜合性的學科。

控制系統的計算機仿真是一門涉及到控制理論、計算數學與計算機技術的綜合性學科。控制系統仿真是以控制系統的模型為基礎，主要用數學模型代替實際的控制系統，以計算機為工具，對控制系統進行實驗和研究的一種方法。控制系統的MATLAB語言具有功能強大、適用範圍廣、編程效率高和圖形界面友好等優點，在各個領域得到了廣泛套用。MATLAB的Toolbox（工具箱）與Simulink（仿真）工具為過程控制系統設計與參數整定的計算與仿真提供了一個強有力的工具，使過程控制系統的設計與整定發生了革命性的變化。

本書從基本概念入手，系統地討論了過程控制系統的構成、基本原理、特點、設計方法及過程控制系統的計算機仿真。全書共9章，內容包括MATLAB與Simulink技術、PID控制策略、單迴路控制系統、串級控制系統、比值控制系統、均勻控制系統、分程控制系統、選擇性控制系統、補償控制系統、解耦控制系統，以及典型控制系統的分析、設計、參數整定和計算機仿真。

本書內容深入淺出，概念清楚，各個章節的內容既相互聯繫又相互獨立，讀者可以結合自己的方向深入地進行研究。本書適用於自動化、自動化儀表、計算機套用、機械電子及自動化等領域的本、專科生及研究生作為教學參考書，也可以供從事生產過程自動化、機械電子及自動化、計算機套用等領域的工程技術人員參考。

本書由劉文定、王東林編著，劉夏、黎媚、劉洪杉、郭月紅、陳澤華、麻廣睿、陳乾、強小紅、邊興田、成珍、賈鵬霄、閆文、劉慧、王昭燕、牛赫、黃萬等同志為本書的編寫及製圖、仿真等做了大量工作。另外，本書在編寫過程中還得到了北京林業大學工學院自動化系全體教師的關心和幫助，得到了機械工業出版社顧謙編輯的大力支持和幫助，謹此一併表示衷心感謝！

由於時間倉促以及編著者的水平所限，書中難免存在一些不足和錯誤，懇請讀者批評指正。