●緒論 1
0.1 過程控制的定義和任務 1
0.2 過程控制的發展與趨勢 4
0.2.1 自動控制理論的發展歷程 4
0.2.2 過程控制繫統的發展與趨勢 5
第1章 過程控制基礎知識 7
1.1 自動控制繫統的組成及分類 7
1.1.1 人工控制與自動控制 7
1.1.2 自動控制的基本方式 8
1.1.3 自動控制繫統的組成 10
1.1.4 自動控制繫統的分類 11
1.2 繫統運行的基本要求 14
1.2.1 繫統的動態與靜態 14
1.2.2 基本要求 15
1.3 過程控制繫統的過渡過程及控制性能指標 16
1.3.1 過程控制繫統的過渡過程 16
1.3.2 過程控制繫統的控制性能指標 17
1.4 過程動態特性與建模 20
1.4.1 數學模型的定義 20
1.4.2 被控過程的數學模型（過程特性） 20
1.4.3 傳遞函數 27
1.4.4 過程特性的一般分析 29
1.4.5 過程動態模型的實驗測取 32
1.5 過程控制繫統的方框圖及傳遞函數 35
1.5.1 繫統方框圖 35
1.5.2 方框圖的等效變換與化簡 35
1.5.3 過程控制繫統的傳遞函數 40
1.6 常規控制規律及其對繫統控制質量的影響 42
1.6.1 PID控制的特點 42
1.6.2 位式控制 43
1.6.3 比例控制（P） 44
1.6.4 積分控制（I） 47
1.6.5 微分控制（D） 50
本章小結 53
思考與練習 55
實驗一 單回路控制繫統控制過程演示 56
實驗二 一階（單容）過程特性測試二階（雙容）過程特性測試 57
第2章 簡單控制繫統 59
2.1 繫統組成原理 59
2.1.1 簡單控制繫統的結構組成 59
2.1.2 控制過程分析 61
2.1.3 簡單控制繫統的設計概述 62
2.2 被控變量的選擇 63
2.2.1 被控變量的選擇方法 63
2.2.2 被控變量的選擇原則 64
2.2.3 被控變量的選擇實例 64
2.3 過程特性對控制質量的影響及操縱變量的選擇 66
2.3.1 擾動通道特性對控制質量的影響 68
2.3.2 控制通道特性對控制質量的影響 71
2.3.3 操縱變量的選擇 74
2.4 執行器（氣動薄膜控制閥）的選擇 74
2.4.1 控制閥概述 74
2.4.2 控制閥的結構形式及選擇 77
2.4.3 控制閥氣開、氣關形式的選擇 80
2.4.4 控制閥流量特性的選擇 81
2.4.5 控制閥口徑的選擇 87
2.4.6 閥門定位器的正確使用 89
2.5 測量變送環節的選取及其對控制質量的影響 91
2.5.1 對測量變送環節的基本要求 92
2.5.2 測量誤差分析 92
2.5.3 減小動態誤差的方法 93
2.6 控制器的選擇 95
2.6.1 控制器控制規律的選擇 96
2.6.2 控制器正、反作用方式的選擇 97
2.7 簡單控制繫統的投運和整定 100
2.7.1 控制繫統的投運 100
2.7.2 控制繫統的整定 103
2.8 簡單控制繫統的故障與處理 108
2.8.1 故障產生的原因 109
2.8.2 故障判斷和處理的一般方法 109
2.8.3 故障分析舉例 110
本章小結 111
思考與練習 113
實驗三 簡單控制繫統的投運和整定 116
第3章 串級控制繫統 117
3.1 基本原理和結構 118
3.1.1 串級控制繫統的組成原理 118
3.1.2 串級控制繫統的結構 119
3.1.3 串級控制繫統的控制過程 121
3.2 串級控制繫統的特點 122
3.3 串級控制繫統的應用範圍 126
3.3.1 用於具有較大純滯後的過程 126
3.3.2 用於具有較大容量滯後的過程 128
3.3.3 用於存在變化劇烈和較大幅值擾動的過程 129
3.3.4 用於具有非線性特性的過程 129
3.4 串級控制繫統的設計 130
3.4.1 主、副被控變量的選擇 131
3.4.2 主、副控制器控制規律的選擇 135
3.4.3 主、副控制器正、反作用的選擇 135
3.4.4 串級控制繫統的實施 137
3.5 串級控制繫統的投運和整定 139
3.5.1 串級控制繫統的投運 139
3.5.2 串級控制繫統的整定 139
本章小結 141
思考與練習 142
實驗四 串級控制繫統的投運和整定 144
第4章 前饋控制繫統 146
4.1 前饋控制原理 146
4.2 前饋控制的特點及局限性 147
4.2.1 前饋控制的特點 147
4.2.2 前饋控制的局限性 148
4.3 前饋控制繫統的幾種主要結構形式 148
4.3.1 單純的前饋控制繫統 148
4.3.2 前饋-反饋控制繫統 149
4.3.3 前饋-串級控制繫統 150
4.4 前饋控制繫統的實施及應用 151
4.4.1 前饋控制繫統的實施 151
4.4.2 前饋控制繫統的應用 153
本章小結 154
思考與練習 155
第5章 比值控制繫統 156
5.1 概述 156
5.2 比值控制繫統的類型 157
5.2.1 單閉環比值控制繫統 157
5.2.2 雙閉環比值控制繫統 158
5.2.3 變比值控制繫統 159
5.3 比值繫數的計算 161
5.3.1 流量與測量信號成線性關繫時的折算 161
5.3.2 流量與測量信號成非線性關繫時的折算 163
5.4 比值控制繫統的實施 164
5.4.1 兩種實施方案 164
5.4.2 比值控制繫統中的信號匹配問題 165
5.5 比值控制繫統的投運與整定 166
本章小結 167
思考與練習 167
實驗五 單閉環比值控制繫統的投運和整定 168
第6章 其他控制繫統 170
6.1 均勻控制繫統 170
6.1.1 均勻控制原理 170
6.1.2 均勻控制方案 172
6.2 選擇性控制繫統 175
6.2.1 選擇性控制原理 175
6.2.2 選擇性控制繫統的類型 175
6.2.3 選擇性控制繫統工程設計和實施時的幾個問題 178
6.3 分程控制繫統 180
6.3.1 分程控制繫統的組成及工作原理 180
6.3.2 分程控制的應用場合 181
6.3.3 分程控制繫統的實施 184
本章小結 185
思考與練習 186
第7章 典型的控制 187
7.1 流體輸送設備的控制 187
7.1.1 泵的控制 188
7.1.2 壓縮機的控制 190
7.1.3 離心式壓縮機的防喘振控制繫統 192
7.2 傳熱設備的控制 194
7.2.1 傳熱設備的特性 194
7.2.2 一般傳熱設備的控制 195
7.2.3 加熱爐的控制 198
7.3 鍋爐設備的控制 202
7.3.1 鍋爐汽包水位的控制 203
7.3.2 鍋爐燃燒繫統的控制 206
7.3.3 蒸汽過熱繫統的控制 209
7.4 精餾塔的控制 210
7.4.1 精餾塔的控制目標和擾動分析 211
7.4.2 精餾塔被控變量的選擇 212
7.4.3 精餾塔的控制方案 214
*7.4.4 復雜控制和新型控制方案在精餾塔中的應用 218
7.5 化學反應器的控制 219
7.5.1 化學反應器的控制要求和被控變量的選擇 219
7.5.2 化學反應器的基本控制策略 220
7.5.3 幾種典型反應器的控制方案 221
本章小結 223
思考與練習 224
第8章 控制繫統工程設計 227
8.1 工程設計的基本知識 227
8.1.1 工程設計的基本任務和設計步驟 227
8.1.2 工程設計的內容 228
8.1.3 自控繫統工程設計的方法 229
8.2 控制方案及工藝控制流程圖的設計 230
8.2.1 工程設計的圖例符號 231
8.2.2 控制方案的設計 236
8.2.3 工藝控制流程圖的繪制 239
8.3 控制繫統的設備選擇 241
8.3.1 儀表自動化設備的選型 241
8.3.2 檢測儀表的選擇 241
8.3.3 顯示控制儀表的選型 242
8.3.4 自控設備表 243
8.4 儀表盤正面布置圖和背面電氣接線圖 244
8.4.1 儀表盤正面布置圖 244
8.4.2 儀表盤背面電氣接線圖 247
8.5 其他設計文件簡介 252
本章小結 256
思考與練習 256
附錄A 工藝流程圖上常用設備和機器圖例符號 258
附錄B 工藝流程圖上常用物料代號 260
附錄C 工藝流程圖上管道、管件、閥門及附件圖例符號 261
附錄D 過程控制範例——識讀工業鍋爐工藝控制流程圖 262
附錄E 某自控設計的自控設備表（表一）（部分） 263
附錄F 某自控設計的自控設備表（表二）（部分） 264
參考文獻 265
