自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論

前言

　　隨著石油化工生產(chǎn)裝置的日趨大型化、連續(xù)化，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和控制的要求越來越高。在計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用到檢測(cè)儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)后，檢測(cè)儀表日趨智能化，控制系統(tǒng)向著冗余容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)在大型石油化工裝置上得到成功應(yīng)用。石化企業(yè)為煉油改造、乙烯二輪改造、資源優(yōu)化等項(xiàng)目的實(shí)施，新增了一大批新型的檢測(cè)儀表和控制系統(tǒng)，急需提高儀表專業(yè)技術(shù)人員和檢維修人員的技術(shù)素質(zhì)，以適應(yīng)生產(chǎn)裝置自動(dòng)化程度不斷提高的需求，現(xiàn)有的教材已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求?！　樘岣邇x表工程技術(shù)人員先進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用能力，提高儀表維護(hù)人員的維護(hù)水平和故障處理能力，我們組織了《石油化工儀表培訓(xùn)系列教材》的編寫工作。該系列教材共分九冊(cè)：《自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論》、《測(cè)量?jī)x表》、《調(diào)節(jié)閥與閥門定位器》、《可編程控制器》、《集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線》、《安全儀表控制系統(tǒng)（SIS）》、《旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)》、《在線分析儀表》和《儀表及控制系統(tǒng)故障案例》。在教材中，除簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)外，重點(diǎn)講述了常用檢測(cè)儀表、在線分析儀表、控制系統(tǒng)（DCS、SIS、PLC、ITCC）的原理、使用方法和日常維護(hù)知識(shí)，并收集了近年來發(fā)生的儀表及控制系統(tǒng)故障案例與技術(shù)分析。該教材既可作為各煉化企業(yè)儀表專業(yè)人員培訓(xùn)教材，亦可供儀表專業(yè)工程技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員參考使用。

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論》是《石油化工儀表自動(dòng)化培訓(xùn)教材》的分冊(cè)。書中主要介紹了過程控制基礎(chǔ)，內(nèi)容包括簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)理論基礎(chǔ)知識(shí)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍。同時(shí)，結(jié)合典型化工單元控制重點(diǎn)介紹了流體設(shè)備控制、傳熱設(shè)備控制、鍋爐設(shè)備控制、精餾塔控制實(shí)際應(yīng)用案例?！蹲詣?dòng)控制基礎(chǔ)理論》由企業(yè)從事自動(dòng)化操作與管理的技術(shù)人員執(zhí)筆，實(shí)用性強(qiáng)，通俗易懂，可作為企業(yè)自動(dòng)化專業(yè)的培訓(xùn)教材，亦可供自動(dòng)化設(shè)備與裝置技術(shù)人員和操作人員參考使用。

書籍目錄

緒論第一篇　過程控制第一章　控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)　第一節(jié)　自動(dòng)控制系統(tǒng)組成及分類　第二節(jié)　系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求　第三節(jié)　控制系統(tǒng)的過渡過程及控制指標(biāo)　第四節(jié)　過程動(dòng)態(tài)特性與建?！〉谖骞?jié)　常規(guī)控制規(guī)律及對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響第二章　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)　第一節(jié)　系統(tǒng)組成原理　第二節(jié)　被控變量的選擇　第三節(jié)　過程特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇　第四節(jié)　執(zhí)行器（氣動(dòng)薄膜控制閥）的選擇　第五節(jié)　測(cè)量變送環(huán)節(jié)　的選取及對(duì)控制質(zhì)量的影響　第六節(jié)　控制器的選擇　第七節(jié)　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定　第八節(jié)　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的故障與處理第三章　串級(jí)控制系統(tǒng)　第一節(jié)　基本原理和結(jié)構(gòu)　第二節(jié)　串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)　第三節(jié)　串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍　第四節(jié)　串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　第五節(jié)　串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定第四章　前饋控制系統(tǒng)　第一節(jié)　前饋控制原理　第二節(jié)　前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及局限性　第三節(jié)　前饋控制系統(tǒng)的幾種主要結(jié)構(gòu)形式　第四節(jié)　前饋控制系統(tǒng)的實(shí)施及應(yīng)用第五章　比值控制系統(tǒng)　第一節(jié)　比值控制原理　第二節(jié)　比值控制系統(tǒng)的類型　第三節(jié)　比值系數(shù)的計(jì)算　第四節(jié)　比值控制方案的實(shí)施　第五節(jié)　比值控制系統(tǒng)的投運(yùn)與整定第六章　其他控制系統(tǒng)第一節(jié)　均勻控制系統(tǒng)第二節(jié)　選擇性控制系統(tǒng)第三節(jié)　分程控制系統(tǒng)第四節(jié)　　自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)第二篇　典型化工單元控制第一章　流體輸送設(shè)備控制第一節(jié)　泵的控制第二節(jié)　壓縮機(jī)的控制第三節(jié)　離心式壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)第二章　傳熱設(shè)備的控制第一節(jié)　傳熱設(shè)備的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型第二節(jié)　一般傳熱設(shè)備的控制第三節(jié)　管式加熱爐的控制第三章　鍋爐設(shè)備的控制第一節(jié)　鍋爐汽包水位的控制第二節(jié)　鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制第三節(jié)　蒸汽過熱系統(tǒng)的控制第四章　精餾塔的控制第一節(jié)　精餾塔的工藝要求和擾動(dòng)分析第二節(jié)　精餾塔被控變量的選擇第三節(jié)　精餾塔的基本控制方案第四節(jié)　精餾塔的復(fù)雜控制及應(yīng)用實(shí)例第五節(jié)　精餾塔的新型控制方案第五章　化學(xué)反應(yīng)器的控制第一節(jié)　化學(xué)反應(yīng)器控制要求及被控變量選擇第二節(jié)　化學(xué)反應(yīng)器的基本控制策略第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)器控制方案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第四節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　根據(jù)工藝控制要求，合理地設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)，才能使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要包括主、副被控變量的選擇和主、副控制器控制規(guī)律的選擇及正、反作用方式的確定?！　∫?、主、副被控變量的選擇　　主被控變量的選擇與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇原則相同。當(dāng)主變量確定以后，副被控變量的選擇是串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。副變量選擇得合理與否，決定了串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)能否得到充分的發(fā)揮，串級(jí)系統(tǒng)的控制質(zhì)量能否比簡(jiǎn)單控制時(shí)有明顯的提高。因此，副變量的選擇原則是要充分發(fā)揮串級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。　　主、副被控變量的選擇原則如下：　　（1）根據(jù)工藝過程的控制要求選擇主變量，主變量應(yīng)反映工藝指標(biāo)，并且主變量的選擇應(yīng)使主對(duì)象有較大的增益和足夠的靈敏度；　?。?）副變量的選擇應(yīng)使副回路包含主要擾動(dòng)，并應(yīng)包含盡可能多的擾動(dòng)。　　由于串級(jí)系統(tǒng)的副回路具有控制速度快、抗二次擾動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，如果在設(shè)計(jì)中把對(duì)主變量影響最嚴(yán)重、變化最劇烈、最頻繁的擾動(dòng)包含在副回路內(nèi)，就可以充分利用副環(huán)快速抗擾動(dòng)性能，將擾動(dòng)的影響抑制在最低限度，這樣，擾動(dòng)對(duì)主變量的影響就會(huì)大大減小。而在某些情況下，系統(tǒng)的擾動(dòng)較多而難于分出主次，這時(shí)應(yīng)考慮使副回路能盡量多包含一些擾動(dòng)，這樣可以充分發(fā)揮副回路的快速抗擾動(dòng)功能，以提高串級(jí)系統(tǒng)的控制質(zhì)量?！　∵@里必須指出，副回路應(yīng)盡可能多地包含一些擾動(dòng)，并非越多越好。因?yàn)槭挛锟偸且环譃槎摹８弊兞吭娇拷髯兞?，它包含的擾動(dòng)量越多，但同時(shí)通道變長(zhǎng)，滯后增加；副變量越靠近操縱量，它包含的擾動(dòng)量越少，通道越短。因此，要選擇一個(gè)適當(dāng)位置，使副過程在包含主要擾動(dòng)的同時(shí)，能包含適當(dāng)多的擾動(dòng)，從而使副環(huán)的控制作用得以更好地發(fā)揮。下面舉例說明。

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