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