绪论1

第1章工程测试技术3

1.1测试技术的基本概念及应用3

1.1.1测试技术的基本概念3

1.1.2工程测试技术的工程应用6

1.2测试系统的基本特性8

1.2.1测量过程与测量误差8

1.2.2测量装置的性能指标9

1.2.3误差的分类10

1.2.4误差的估计和处理11

1.3传感器及工程应用14

1.3.1电阻式传感器14

1.3.2电感式传感器18

1.3.3电容式传感器20

1.3.4磁电式传感器22

1.3.5压电式传感器24

1.3.6光电式传感器26

1.3.7半导体式传感器26

1.3.8机械工程测试技术应用29

1.4信号调理技术40

1.4.1电桥电路40

1.4.2信号放大42

1.4.3信号调制与解调46

1.4.4信号变换与滤波50

1.5过程控制测量技术54

1.5.1温度测量54

1.5.2压力测量62

1.5.3流量测量69

1.5.4液位测量79

1.5.5成分测量86

思考题与习题93

第2章简单控制系统97

2.1简单控制系统结构组成及控制指标97

2.1.1简单控制系统结构组成97

2.1.2简单控制系统的控制指标98

2.2典型受控过程的数学模型100

2.2.1纯滞后过程的建模100

2.2.2单容过程的建模101

2.2.3多容过程的建模103

2.2.4具有反向响应的过程106

2.2.5不稳定过程107

2.3被控变量与操纵变量的选择108

2.3.1被控变量的选择108

2.3.2操纵变量的选择109

2.4过程可控程度分析109

2.4.1度量过程可控程度（简称可控性）的指标kmωc的导出110

2.4.2广义对象时间常数T和纯滞后τ对可控程度kmωc的影响111

2.5广义对象各环节对可控程度的影响113

2.5.1干扰通道特性Gf(s)对控制质量的影响113

2.5.2调节通道特性Gp(s)对控制质量的影响116

2.6检测变送环节119

2.7执行器环节120

2.7.1执行器概述120

2.7.2气动执行器121

2.7.3调节阀流量特性和阀门增益124

2.7.4电/气转换器和电/气阀门定位器126

2.7.5电动执行器128

2.8连续PID控制及其调节过程130

2.8.1基本概念130

2.8.2比例调节131

2.8.3比例积分调节134

2.8.4比例微分调节138

2.8.5比例积分微分调节139

2.8.6控制规律的选择140

2.9控制器参数整定和控制系统投运140

2.9.1控制系统的投运141

2.9.2控制系统的工程整定方法141

思考题与习题143

第3章常用复杂控制系统146

3.1串级控制系统146

3.1.1串级控制系统基本概念146

3.1.2串级控制系统分析148

3.1.3串级控制系统设计152

3.1.4串级控制系统投运及参数整定155

3.2均匀控制系统155

3.2.1均匀控制系统的由来和目的155

3.2.2均匀控制系统的特点156

3.2.3均匀控制方案156

3.2.4均匀控制系统的理论分析159

3.3比值控制系统163

3.3.1比值控制问题的由来163

3.3.2比值控制方案164

3.3.3比值控制系统的实施167

3.3.4比值控制系统的投运及整定170

3.3.5比值调节系统实施的若干问题170

3.4前馈控制系统173

3.4.1前馈控制系统的基本原理173

3.4.2前馈控制系统的几种结构形式175

3.4.3前馈控制规律的实施179

3.5分程控制系统180

3.5.1分程控制系统的基本概念180

3.5.2分程控制系统的方案实施183

3.5.3阀位控制系统184

3.6选择性控制系统185

3.6.1概述185

3.6.2超驰控制设计应用185

3.6.3关于防积分饱和的方法187

3.6.4其他选择控制系统188

3.7按计算指标进行控制的控制系统189

思考题与习题192

第4章先进控制系统198

4.1状态反馈控制198

4.1.1状态反馈和极点配置原理198

4.1.2状态反馈控制系统设计和应用中的问题202

4.2内模控制205

4.2.1内模控制的基本原理205

4.2.2内模控制在PID控制参数整定中的应用214

4.3简化模型预测控制220

4.3.1单输入单输出SMPC220

4.3.2多输入多输出SMPC228

4.4预测控制233

4.4.1预测控制基本原理234

4.4.2预测控制的基本算法235

4.4.3预测控制系统的性能分析243

4.4.4预测控制的工业应用247

4.5多变量解耦控制252

4.5.1控制回路间的关联和相对增益矩阵252

4.5.2关联系统的控制器的整定266

4.5.3多变量解耦控制系统270

思考题与习题275

第5章过程控制系统的应用280

5.1离心泵控制系统280

5.1.1离心泵的工作原理及主要部件281

5.1.2离心泵的工作特性283

5.1.3离心泵的控制方案284

5.1.4容积式泵的控制方案286

5.2离心压缩机防喘振控制286

5.2.1离心压缩机的喘振286

5.2.2离心压缩机防喘振控制系统的设计288

5.2.3测量出口流量的可变极限流量防喘振控制290

5.2.4离心压缩机串/并联时的防喘振控制291

5.3锅炉设备的控制293

5.3.1工艺流程简介293

5.3.2锅炉汽包水位的控制295

5.3.3锅炉燃烧控制系统301

5.3.4蒸汽过热系统的控制306

5.3.5采用可编程控制器的锅炉控制实例307

思考题与习题310

参考文献312