过程控制工程及仿真：基于MATLAB/Simulink

基础篇
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 32
2.4.2 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
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
9.3.5 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
10.3.4 影响仿真 276
10.4 本章小结 280
习题与思考 281
综合篇
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