自动控制系统的过程概述

以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。 过程控制系统建模概念 　　第一点要确定明确的输入量与输出量；第二点要有先验知识；第三点要有实验数据。 过程控制系统建模的两种基本方法 　　1、机理法建模 用机理建模法就是根据生产中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程，如物质平衡方程，能量平衡方程，动量平衡方程以及反映流体流动、传热、传质、化学反映等基本规律的方程，物性参数方程和某些设备的特性非常等，从中获得所需要的数学模型。 2、测试法建模 测试法一般只用于建立输入——输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。 　工业生产过程控制是现代工业自动化的一个重要领域。它是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。 　　为适应当前工科院校的教学和科研工作的需要。本书将当前在工业生产过程中广泛应用或应用较为成熟的常规控制系统和控制方案，作为重点进行了全面系统的阐述；而对于计算机过程控制系统和先进控制方法，在本书中仅对其进行了简单介绍。因为，随着生产过程控制技术的迅速发展，它们已各自自成体系，大多数的高等院校也已就计算机控制系统和先进控制理论等内容开设了相应的课程。 　　本书系统地论述了（1）过程控制系统的要求、组成、性能指标和发展。（2）被控工业过程的数学模型及其获取方法，包括对象数学模型动态特性的基本描述形式及获取方法。（3）执行器的种类、选型和计算。（4）PID控制器控制规律的原理、分析与选型，包括模拟PID控制器和数字PID控制器的选型和参数整定。（5）简单控制系统的基本概念、分析和设计，包括被控变量与控制变量的选择，控制器和测量变送器的选型，控制器参数整定的常用方法与控制系统投入运行。（6）串级控制系统的结构组成、工作原理和方案设计，包括主、副被控变量和操作变量的选择、主回路和副回路的设计及主回路和副控制器的选择，常用的串级控制系统的参数整定方法。（7）补偿控制系统的原理和前馈控制的几种结构形式，包括静态、动态前馈控制、复合前馈控制，各种前馈控制系统的设计，前馈补偿器的设计与实现，常用的工程整定方法；以及大迟延生产过程的概念，常规仪表控制方案的实现，补偿控制方案的设计与实现。（8）比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统的基本概念，系统设计与实现和参数整定。（9）解耦控制系统，包括多变量系统的分析（相对增益的概念与计算、耦合系统中的变量匹配）、控制器参数整定和常用的解耦控制系统设计方法等。（10）计算机过程控制系统的组成与类型和常用先进控制策略的简单介绍。该书取材先进实用，讲解深入浅出，各章均有用MATLAB编写的仿真及应用实例。