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基础篇2

第1章 过程控制及仿真概述2

1.1过程控制系统概述2

1.1.1系统结构2

1.1.2系统特点5

1.1.3系统分类5

1.2过程控制系统的性能指标6

1.2.1过渡过程性能指标7

1.2.2误差性能指标8

1.3过程控制理论的发展现状9

1.4过程控制系统仿真基础10

1.4.1计算机仿真基本概念11

1.4.2仿真在过程控制中的应用12

1.5 Simulink在过程仿真中的优势15

1.6本章小结16

第2章 Simulink仿真基础17

2.1 Simulink仿真概述17

2.1.1 Simulink的启动与退出17

2.1.2 Simulink模块库18

2.2 Simulink仿真模型及仿真过程23

2.2.1 Simulink仿真模型组成23

2.2.2 Simulink仿真的基本过程24

2.3 Simulink模块的处理25

2.3.1 Simulink模块参数设置25

2.3.2 Simulink模块基本操作27

2.3.3 Simulink模块连接29

2.4 Simulink仿真设置30

2.4.1仿真器参数设置31

2.4.2工作空间数据导入／导出设置33

2.5 Simulink仿真举例34

2.6本章小结37

习题与思考38

第3章 Simulink高级仿真技术39

3.1 Simulink子系统及其封装39

3.1.1创建子系统39

3.1.2封装子系统40

3.1.3封装的查看和解封装42

3.1.4子系统实例42

3.2 S函数设计与应用45

3.2.1 S函数设计模板45

3.2.2 S函数设计举例47

3.3使用Simulink仿真命令51

3.4 Simulink仿真建模的要求52

3.5 Simulink控制系统仿真实例53

3.6本章小结61

习题与思考61

第4章 过程控制系统建模62

4.1过程模型概述62

4.1.1过程建模的目的和要求62

4.1.2过程模型类型63

4.1.3自衡过程与非自衡过程64

4.2常见的过程模型类型64

4.2.1自衡非振荡过程64

4.2.2无自衡非振荡过程65

4.2.3自衡振荡过程66

4.2.4具有反向特性的过程66

4.3过程建模基础67

4.3.1过程建模法分类67

4.3.2阶跃响应法建模68

4.3.3过程模型的特点72

4.4单容过程模型73

4.4.1无自衡单容过程73

4.4.2自衡单容过程75

4.5多容过程模型77

4.5.1有相互影响的双容过程77

4.5.2无相互影响的双容过程79

4.6模型参数对控制性能的影响81

4.6.1静态增益的影响82

4.6.2时间常数的影响82

4.6.3时滞的影响83

4.7本章小结83

习题与思考84

实战篇86

第5章 PID控制86

5.1 PID控制概述86

5.2 PID控制算法87

5.2.1比例（P）控制87

5.2.2比例积分（PI）控制89

5.2.3比例微分（PD）控制91

5.2.4比例积分微分（PID）控制93

5.3 PID控制器参数整定94

5.3.1 Ziegler-Nichols整定法94

5.3.2临界比例度法100

5.3.3衰减曲线法104

5.4本章小结108

习题与思考108

第6章 串级控制系统110

6.1串级控制系统概述110

6.1.1基本概念110

6.1.2基本组成112

6.1.3串级控制的特点113

6.2串级控制系统性能分析114

6.2.1抗扰性能114

6.2.2动态性能116

6.2.3工作频率117

6.2.4自适应能力120

6.3串级控制系统设计121

6.3.1副回路选择121

6.3.2主、副控制器的设计123

6.4串级控制参数整定125

6.4.1逐次逼近法125

6.4.2两步法126

6.4.3一步法126

6.5综合仿真实例127

6.5.1串级与单回路控制对比仿真127

6.5.2串级控制的参数整定仿真131

6.5.3串级控制系统设计仿真133

6.6本章小结136

习题与思考136

第7章 比值控制系统137

7.1比值控制系统基础知识137

7.1.1比值控制系统特点138

7.1.2比值控制系统的类型138

7.1.3比值系数计算145

7.2比值控制系统设计146

7.2.1比值控制方式的选择146

7.2.2主从物料的选择147

7.2.3比值控制系统工程整定148

7.3综合仿真实例149

7.3.1单闭环比值控制系统仿真149

7.3.2双闭环比值控制系统仿真154

7.3.3变比值控制系统仿真158

7.3.4参数摄动对系统影响仿真162

7.4本章小结165

习题与思考166

第8章 前馈控制系统167

8.1前馈控制系统基础知识167

8.1.1系统结构167

8.1.2系统特点170

8.1.3系统分类170

8.2前馈控制系统设计178

8.2.1前馈控制系统选择原则178

8.2.2工程整定179

8.3综合仿真实例184

8.3.1静态前馈系统仿真185

8.3.2动态前馈系统仿真189

8.3.3前馈-反馈复合系统仿真194

8.3.4前馈-串级复合系统仿真199

8.3.5参数摄动对系统影响仿真202

8.4本章小结207

习题与思考207

第9章 纯滞后系统209

9.1纯滞后系统基础知识209

9.2纯滞后系统的设计211

9.2.1改进的常规控制方案211

9.2.2补偿控制方案213

9.3综合仿真实例221

9.3.1微分先行控制仿真221

9.3.2中间微分控制仿真227

9.3.3史密斯补偿控制仿真229

9.3.4增益自适应补偿控制仿真232

9.3.5改进型史密斯补偿控制仿真238

9.3.6参数摄动对系统影响仿真240

9.4本章小结245

习题与思考245

第10章 解耦控制系统247

10.1解耦控制系统基础知识247

10.1.1系统特点248

10.1.2相对增益248

10.2解耦控制系统设计253

10.2.1系统分类及解耦方法253

10.2.2解耦控制方案254

10.2.3解耦控制中的问题257

10.3综合仿真实例258

10.3.1前馈补偿解耦控制259

10.3.2反馈补偿解耦控制264

10.3.3对角阵解耦控制268

10.3.4参数摄动对系统影响仿真276

10.4本章小结280

习题与思考281

综合篇283

第11章 典型过程控制系统及仿真283

11.1燃烧过程控制系统283

11.1.1基本理论283

11.1.2综合仿真实例285

11.2 pH值控制系统293

11.2.1基本理论293

11.2.2综合仿真实例295

11.3精馏控制系统303

11.3.1基本理论304

11.3.2基本控制方案305

11.3.3综合仿真实例308

11.4本章小结315

习题与思考315

参考文献317