过程控制系统及工程（第3版）

　　1.8.2控制系统的整定
　　（1）系统整定的目的
　　所谓控制系统的整定，就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数（δ、Ti、TD）的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
　　一个控制系统的质量取决于对象特性、控制方案、干扰的形式和大小，以及控制器参数的整定等各种因素。一旦系统按所设计的方案安装就绪，对象特性与干扰位置等基本上都已固定下来，这时系统的质量主要取决于控制器参数的整定。合适的控制器参数会带来满意的控制效果，不合适的控制器参数会使系统质量变坏。但是，决不能因此而认为控制器参数整定是“万能的”。对于一个控制系统来说，如果对象特性不好，控制方案选择得不合理，或是仪表选择和安装不当，那么无论怎样整定控制器参数，也是达不到质量指标要求的。因此，只能说在一定范围内（方案设计合理、仪表选型安装合适），控制器参数整定合适与否，对控制质量具有重要的影响。
　　有一点必须加以说明，那就是对于不同的系统，整定的目的、要求可能是不一样的。例如，对于定值控制系统，一般要求过渡过程呈4：1的衰减变化；而对于比值控制系统，则要求整定成振荡与不振荡的边界状态；对于均匀控制系统，则要求整定成幅值在一定范围内变化的缓慢的振荡过程。这些都将在以后分别给予介绍。
　　对于单回路控制系统，控制器参数整定的要求就是通过选择合适的控制器参数（δ、Ti、TD），使过渡过程呈现4：1衰减过程。
　　控制器参数整定的方法很多，归结起来可分为两大类：一类是理论计算方法，另一类是工程整定方法。
　　从控制原理知道，对于一个具体的控制系统，只要质量指标规定了下来，又知道了对象的特性，那么，通过理论计算的方法（微分方程法、频率法、根轨迹法、M圆法等）就可以计算出控制器的最佳参数。但是，由于对象特性的测试方法和测试技术的未尽完善，石油、化工对象的可变性，往往使对象特性难以测得，或者即使测得，但是所得到的对象特性数据不够准确可靠，且因计算方法一般都比较繁琐，工作量大，耗时较多，因此，长期以来这种理论计算方法在工程实践中没有得到推广和应用。然而，随着计算机在生产过程中的广泛应用，控制器参数整定的理论计算方法将会不断地得到应用和推广。

　　《过程控制系统及工程(第3版)》共分两篇14篇。一篇过程控制系统，对工业过程中常用的或较为成熟的控制系统作了比较详细的讨沦，对近年来出现的新型控制系统作了扼要的介绍。第-篇过程控制工程，结合石化，化工，热电，轻上等工业过程中典型操作单元，从被控过程的特性，基本方案到新型控制方式，作了简明的叙述。
　　《过程控制系统及工程(第3版)》由浅入深，重点突出，选材精炼，便于自学，适合作为工业自动化、检测技术及仪器仪表专业的本科生.函大，夜大的教材，也可作为工程师继续教育的参考书。

第1篇 过程控制系统
第1章 单回路反馈控制系统
1.1 单回路系统的结构组成
1.2 被控变量的选择
1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择
1.3.1 干扰通道特性对控制质量的影响
1.3.2 控制通道特性对控制质量的影响
1.3.3 操纵变量的选择
1.4 控制阀的选择
1.4.1 控制阀口径大小的选择
1.4.2 控制阀开、闭形式的选择
1.4.3 控制阀流量特性的选择
1.4.4 控制阀结构形式的选择
1.4.5 阀门定位器的选用
1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法
1.5.1 测量滞后的影响
1.5.2 信号传送滞后的影响
1.5.3 克服测量、传送滞后的办法
1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择
1.6.1 控制器参数对系统静态误差的影响
1.6.2 控制器参数对系统动态误差的影响
1.6.3 控制规律的选择
1.7 系统的关联及其消除方法
1.7.1 系统关联及其影响
1.7.2 分析系统关联的方法
1.7.3 削弱或消除系统间关联的方法
1.8 单回路系统的投运和整定
1.8.1 控制系统的投运
1.8.2 控制系统的整定
本章思考题及习题

第2章 串级控制系统
2.1 概述
2.2 串级控制系统的实施
2.2.1 用电动Ⅲ型、仪表构成串级控制方案
2.2.2 串级控制系统的实施
2.3 串级控制系统的投运和整定
2.3.1 串级控制系统的投运
2.3.2 串级控制系统的工程整定方法
2.4 串级控制系统的特点
2.5 串级系统副回路的设计
本章思考题及习题

第3章 比值控制系统
3.1 概述57
3.2 比值控制系统的类型
3.2.1 开环比值控制系统
3.2.2 单闭环比值控制系统
3.2.3 双闭环比值控制系统
3.2.4 其他类型的比值控制
3.3 比值系数的计算
3.3.1 流量与测量信号呈线性关系时的计算
3.3.2 流量与测量信号呈非线性关系时的计算
3.4 比值控制方案的实施
3.4.1 两类实施方案
3.4.2 比值控制方案实施举例
3.4.3 比值控制系统中非线性环节的影响
3.4.4 比值控制系统中的信号匹配问题
3.5 比值控制系统的投运与整定
3.6 比值控制系统的其他问题
3.6.1 流量测量中的压力、温度的校正
3.6.2 主、副流量的动态比值问题
3.6.3 具有逻辑规律的比值控制
3.6.4 副流量供料不足时的自动配比
3.6.5 主动量与从动量的选择
本章思考题及习题

第4章 均匀控制系统
4.1 均匀控制问题的提出及特点
4.2 均匀控制方案
4.2.1 常用的几种结构形式
4.2.2 控制规律的选择
4.2.3 参数整定
4.3 均匀控制系统的理论分析
4.4 其他需要说明的问题
4.4.1 气体压力与流量的均匀控制
4.4.2 实现均匀控制的其他方法
本章思考题及习题

第5章 前馈控制系统
5.1 前馈控制系统的特点
5.2 前馈控制系统的几种主要结构形式
5.2.1 单纯的前馈控制系统
5.2.2 前馈-反馈控制系统
5.2.3 前馈-串级控制系统
5.3 前馈控制规律的实施
5.4 前馈控制系统的应用
5.5 前馈控制系统的参数整定
5.5.1 Kf的整定
5.5.2 T1、T2的整定
5.6 多变量前馈控制
5.6.1 由工艺机理建立多变量前馈控制模型
5.6.2 以线性叠加为基础建立多变量前馈控制方程
5.6.3 多输入-多输出的多变量前馈控制系统
本章思考题及习题

第6章 选择性控制系统
6.1 概述
6.2 选择性控制系统的类型及应用
6.2.1 开关型选择性控制系统
6.2.2 连续型选择性控制系统
6.2.3 混合型选择性控制系统
6.3 选择性控制系统的设计
6.4 积分饱和及其防止措施
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性
6.4.2 抗积分饱和措施
本章思考题及习题

第7章 分程及阀位控制系统
7.1 分程控制系统
7.1.1 概述
7.1.2 分程控制的应用场合
7.1.3 分程控制系统控制器参数的整定
7.1.4 分程阀总流量特性的改善
7.2 阀位控制系统
7.2.1 概述
7.2.2 阀位控制系统的应用
7.2.3 阀位控制系统的设计及整定
本章思考题及习题

第8章 非线性控制系统
8.1 线性过程的非线性控制
8.1.1 液位的非线性控制
8.1.2 线性过程的其他非线性控制
8.2 非线性过程的非线性控制
8.2.1 pH控制过程的非线性控制
8.2.2 反应器的非线性控制
本章思考题及习题

第9章 新型控制系统
9.1 纯滞后补偿控制系统
9.1.1 纯滞后补偿原理
9.1.2 纯滞后补偿控制的效果
9.1.3 史密斯补偿的实现
9.2 按计算指标及推断控制系统
9.2.1 按计算指标的控制系统
9.2.2 推断控制系统
9.3 解耦控制系统
9.3.1 关联系统解耦条件
9.3.2 解耦控制方案
9.3.3 解耦控制应用实例
9.4 预测控制系统
9.4.1 模型算法控制(MAC)
9.4.2 动态矩阵控制
本章思考题及习题

第2篇 过程控制工程
第10章 流体输送设备的控制
10.1 泵的常规控制
10.1.1 离心泵的控制方案
10.1.2 容积式泵的控制方案
10.2 压缩机的常规控制方案
10.3 离心式压缩机的防喘振控制
10.3.1 喘振现象及原因
10.3.2 防喘振控制系统
10.3.3 压缩机串、并联运行及防喘振控制
10.4 压缩机紧急停车系统
10.5 长输管线的控制
本章思考题及习题

第11章 传热设备的控制
11.1 概述
11.1.1 传热设备的类型
11.1.2 传热设备的控制要求
11.2 传热设备的特性
11.2.1 传热设备的静态特性
11.2.2 传热设备的动态特性
11.3 一般传热设备的控制
11.3.1 换热器的控制
11.3.2 蒸汽加热器的控制
11.3.3 冷凝冷却器的控制
11.4 锅炉设备的控制
11.4.1 概述
11.4.2 锅炉汽包水位的控制
11.4.3 蒸汽过热系统的控制
11.4.4 锅炉燃烧过程的控制
11.5 加热炉的控制
11.5.1 采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制
11.5.2 特殊温度-流量串级控制系统
11.6 蒸发器的控制
11.6.1 蒸发器产品浓度的控制
11.6.2 蒸发器其他相关参数的控制
本章思考题及习题

第12章 精馏塔的控制
12.1 概述
12.1.1 精馏原理
12.1.2 精馏塔的主要干扰因素
12.1.3 精馏塔的控制要求
12.2 精馏塔的特性
12.2.1 精馏塔的静态特性
12.2.2 精馏塔的动态特性
12.3 精馏塔被控变量的选择
12.3.1 采用产品成分作为直接质量指标
12.3.2 采用温度作为间接质量指标
12.3.3 用压力补偿的温度参数作为间接指标
12.4 精馏塔的整体控制方案
12.4.1 传统的物料平衡控制
12.4.2 质量指标反馈控制
12.4.3 按两端质量指标控制
12.4.4 串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏塔中的应用
12.4.5 精馏塔塔压的控制
12.5 精馏塔的新型控制方案
12.5.1 内回流、热焓控制
12.5.2 解耦控制
12.5.3 推断控制
12.5.4 精馏塔的节能控制
12.5.5 精馏塔的最优控制
本章思考题及习题

第13章 化学反应器的控制
13.1 概述
13.1.1 化学反应器的类型
13.1.2 化学反应器的控制要求
13.2 反应器的特性
13.3 反应器的热稳定性分析
13.3.1 反应器静态工作点的热稳定性
13.3.2 开环不稳定、闭环稳定的条件
13.4 反应器的基本控制方案
13.4.1 反应器的温度控制
13.4.2 反应器的进料流量控制
13.4.3 反应器的压力控制
13.5 反应器的新型控制方案
13.5.1 聚合釜的温度-压力串级控制系统
13.5.2 具有压力补偿的反应釜温度控制
13.5.3 变换炉的最优控制
13.5.4 连续搅拌槽反应器的自适应控制
13.5.5 乙烯裂解炉的先进控制
本章思考题及习题

第14章 间歇生产过程控制
14.1 间歇生产过程的特点
14.1.1 不连续性
14.1.2 非稳态
14.1.3 不确定性
14.1.4 共享资源处理
14.1.5 配方（Recipe）及其管理
14.2 间歇生产过程的控制
14.2.1 间歇生产过程的控制要求
14.2.2 间歇过程的控制功能
14.2.3 间歇过程的控制模型
14.2.4 间歇过程的控制表述方式
14.2.5 间歇过程的安全联锁系统
14.2.6 间歇过程控制系统的选型
14.3 间歇生产过程的操作和调度优化
14.3.1 间歇生产过程的优化操作
14.3.2 间歇生产过程的调度优化
本章思考题及习题
参考文献