過程控制系統(tǒng)的MATLAB仿真目錄

前言

第1章過程控制系統(tǒng)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(tǒng)的組成與特點

1.3過程控制系統(tǒng)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(tǒng)的結構特點分類

1.4過程控制系統(tǒng)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(tǒng)的MATLAB計算與仿真

1.5.1控制系統(tǒng)計算機仿真

1.5.2控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

第2章控制系統(tǒng)MA丁LAB仿真基礎

2.1MATLAB系統(tǒng)概述

2.1.1MATLAB簡介

2.1.2MATLAB集成環(huán)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制

2.3.2三維圖形的繪制

2.4程序設計

2.4.1M文件

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(tǒng)仿真及參數設置

2.5.3Simulink仿真分析

第3章PID控制器

3.1概述

3.2比例調節(jié)器

3.2.1比例調節(jié)和比例帶

3.2.2比例調節(jié)的特點

3.3積分調節(jié)器

3.3.1積分調節(jié)器概述

3.3.2積分調節(jié)器的特點

3.3.3積分速度對控制系統(tǒng)的影響

3.4比例積分調節(jié)器

3.4.1比例積分調節(jié)

3.4.2比例積分調節(jié)器的特點

3.4.3比例積分調節(jié)器對系統(tǒng)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(jié)器

3.5.1比例微分控制算法

3.5.2比例微分調節(jié)器的特點

3.6比例積分微分調節(jié)器

3.6.1比例積分微分調節(jié)器的表達式

3.6.2PID調節(jié)器的頻率響應特性

3.6.3PID調節(jié)器的階躍響應

3.7數字式PID調節(jié)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(qū)的PID調節(jié)器

3.9PID調節(jié)器參數的工程整定

3.9.1PID調節(jié)器參數整定的原則

3.9.2PID調節(jié)器工程整定法的特點

3.9.3PID調節(jié)器參數的工程整定

第4章簡單過程控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真

4.1簡單過程控制系統(tǒng)的組成

4.2簡單過程控制系統(tǒng)的設計

4.2.1被控對象的動態(tài)特性

4.2.2被控變量的選擇

4.2.3操縱變量的選擇

4.2.4檢測變送環(huán)節(jié)

4.2.5執(zhí)行器（調節(jié)閥）的選擇

4.3簡單過程控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

第5章串級控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真

5.1串級控制系統(tǒng)的基本原理和結構

5.1.1串級控制系統(tǒng)的基本概念

5.1.2串級控制系統(tǒng)的組成

5.1.3串級控制系統(tǒng)的工作過程

5.2串級控制系統(tǒng)的分析與設計

5.2.1串級控制系統(tǒng)的分析

5.2.2串級控制系統(tǒng)的設計

5.3串級控制系統(tǒng)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(tǒng)應用的MATLAB計算與仿真

5.4.1串級控制系統(tǒng)用于克服變化劇烈和幅值大的干擾

5.4.2串級控制系統(tǒng)用于克服對象的純滯后

5.4.3串級控制系統(tǒng)用于克服對象的容量滯后

5.4.4串級控制系統(tǒng)用于克服對象特性的非線性

第6章特殊控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

6.1比值控制系統(tǒng)

6.1.1比值控制原理

6.1.2比值控制系統(tǒng)的結構類型

6.2比值控制系統(tǒng)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(jié)器控制規(guī)律的選擇

6.2.4比值系數的計算

6.2.5實施方案的選擇

6.2.6調節(jié)器參數的整定

6.3比值控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

6.4均勻控制系統(tǒng)

6.4.1均勻控制的概念

6.4.2均勻控制系統(tǒng)的特點

6.5均勻控制系統(tǒng)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雙沖量均勻控制

6.5.4控制規(guī)律的選擇

6.5.5均勻控制系統(tǒng)參數整定

6.6均勻控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

6.7分程控制系統(tǒng)

6.7.1分程控制的概念

6.7.2分程控制系統(tǒng)的應用

6.7.3分程控制應用中的幾個問題

6.7.4分程控制的應用

6.8選擇性控制系統(tǒng)

6.8.1選擇性控制的概念

6.8.2選擇性控制系統(tǒng)的類型

6.8.3選擇性控制系統(tǒng)設計

6.8.4選擇性控制系統(tǒng)的應用

6.9雙重控制系統(tǒng)

6.9.1基本原理和結構

6.9.2雙重控制系統(tǒng)設計

6.9.3雙重控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

6.10應用實例

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(tǒng)

6.10.3甲烷轉化反應中的比值控制及比值報警系統(tǒng)

6.10.4隧道窯爐的串級及比值控制系統(tǒng)

6.10.5加熱爐的安全聯鎖保護系統(tǒng)

第7章補償控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真

7.1前饋控制系統(tǒng)

7.1.1前饋控制系統(tǒng)的原理和特點

7.1.2前饋控制系統(tǒng)的基本結構

7.2前饋控制系統(tǒng)的設計

7.2.1前饋控制系統(tǒng)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(tǒng)的參數整定

7.3前饋控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

7.3.1前饋控制系統(tǒng)

7.3.2前饋-反饋控制系統(tǒng)

7.4大時滯過程控制系統(tǒng)及MATLAB計算與仿真

7.4.1改進的常規(guī)控制方案

7.4.2預估補償控制

7.4.3采樣控制方案

第8章解耦控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

8.1多變量控制系統(tǒng)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(tǒng)的相對增益矩陣

8.2消除和減弱耦合的方法

8.2.1被控變量（輸出變量）與操縱變量（輸入變量）間的正確匹配

8.2.2控制器的參數整定

8.2.3減少控制回路

8.2.4串接解耦控制

8.3解耦控制系統(tǒng)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(tǒng)

8.4解耦控制系統(tǒng)的MATLAB計算與仿真

第9章典型過程控制系統(tǒng)

9.1傳熱設備的控制系統(tǒng)

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(tǒng)

參考文獻

……

該書從基本概念入手，系統(tǒng)地闡述了簡單過程控制系統(tǒng)和復雜過程控制系統(tǒng)的構成、基本原理、特點、設計方法及過程控制系統(tǒng)的計算機仿真。

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

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隨著科學技術的飛速發(fā)展，生產過程也在向規(guī)?；?、復雜化和大型化的方向日新月異地發(fā)展。過程控制系統(tǒng)是一門與生產過程聯系非常密切的課程，過程控制系統(tǒng)的設計涉及生產工藝、測控技術、自動控制理論、智能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(tǒng)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?？刂葡到y(tǒng)仿真是以控制系統(tǒng)的模型為基礎，主要用數學模型代替實際的控制系統(tǒng)，以計算機為工具，對控制系統(tǒng)進行實驗和研究的一種方法?？刂葡到y(tǒng)的MATLAB語言具有功能強大、適用范圍廣、編程效率高和圖形界面友好等優(yōu)點，在各個領域得到了廣泛應用。MATLAB的Toolbox（工具箱）與Simulink（仿真）工具為過程控制系統(tǒng)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(tǒng)的設計與整定發(fā)生了革命性的變化。

本書從基本概念入手，系統(tǒng)地討論了過程控制系統(tǒng)的構成、基本原理、特點、設計方法及過程控制系統(tǒng)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、單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、補償控制系統(tǒng)、解耦控制系統(tǒng)，以及典型控制系統(tǒng)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(jié)的內容既相互聯系又相互獨立，讀者可以結合自己的方向深入地進行研究。本書適用于自動化、自動化儀表、計算機應用、機械電子及自動化等領域的本、?？粕把芯可鳛榻虒W參考書，也可以供從事生產過程自動化、機械電子及自動化、計算機應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制圖、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(yè)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(yè)出版社顧謙編輯的大力支持和幫助，謹此一并表示衷心感謝！

由于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。2100433B

本書深入淺出地闡述了MATLAB軟件設計的基礎知識、使用方法及其在電氣工程和控制系統(tǒng)中的應用。全書共分為12章，主要內容包括MATLAB概述、MATLAB數值運算、程序設計、圖形處理功能、SIMULINK基礎、MATLAB在電路中的基本應用、直流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析、動態(tài)電路的時域仿真分析、正弦交流電路的仿真分析、線性系統(tǒng)的數學模型、線性系統(tǒng)的仿真分析、離散系統(tǒng)的仿真分析。本書結合作者在長期教學和科研工作中的經驗與體會，講述了應用MATLAB軟件建模、仿真以及調試中的一些技巧，從而使讀者能夠快速地分析問題與解決問題。

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