自动调节系统的工程设计方法
作 者： 刘维 著
出版时间： 2011
内容简介
《自动调节系统的工程设计方法》系统介绍了调节控制系统的相位—工作周期设计方法。先后引入了调节系统的小偏差调节概念，静态、动态增益概念，相位移和闭环工作周期概念，以及内、外环路的隔离度概念等。之后给出了控制系统中8类环节的相位、动态增益计算公式，论证了串级调节系统的6项基本性质，研究、确定了控制性能的优化判据和准则。上述工作构成了相位—工作周期方法的理论基础。相位—工作周期设计方法适用于单输入一单输出控制系统，也适用于多输入一多输出系统。本书列举了快速受控过程、具有迟延时间的缓慢受控过程的设计实例，还给出了多变量控制系统的经济结构设计方法。所举设计实例具有启发性，可供工程设计参考。《自动调节系统的工程设计方法》所介绍的相位—工作周期设计方法具有理论的创新性、工程方法的实用性，适合控制系统的工程设计、调试人员使用，也可供控制类专业的研究生及高年级学生参考。
目录
前言
第1章 受控过程与调节策略概述
1.1 小偏差调节状态与静态前馈指令
1.2 串级调节策略和控制作用
1.3 迟延环节与预估控制方法
1.4 采用观测数据的直接预测控制方法
1.5 自适应、自学习控制策略及其应用
1.5.1 管道输油工艺的介绍
1.5.2 原油升压控制系统
1.5.3 原油升温控制系统
1.5.4 出站油温T0、压力P0的优化确定及环境适应控制策略
1.5.5 管道使用直径D的变化及经济运行管理
1.5.6 燃烧控制及送风一引风控制系统
1.6 附录：流量一液位调节系统的模型分析
第2章 闭环调节系统的基本概念
2.1 闭环反馈系统中的现象
2.2 物理环节的分类和动态增益、相移计算
2.2.1 零一极点描述与增益、相位关系
2.2.2 分类的动态增益、相移的计算
2.3 单回路调节器的工作参数计算
2.3.1 比例调节器情况
2.3.2 积分调节器情况
2.3.3 比例一积分调节器情况
第3章 调节系统的控制性能判据
3.1 误差的平方积分准则
3.2 固定增益的误差积分准则
3.3 误差的平方积分的递推公式
3.3.1 基本关系
3.3.2 系统阶数1≤k≤5的Ik的计算公式
3.3.3 公式的降阶验证
第4章 串级调节系统的基本特性
4.1 内环路受控过程
4.2 典型的外环路系统受控过程
4.2.1 外环路工艺对象的分类
4.2.2 给水一水位控制系统的描述
4.3 串级系统的基本特性
4.4 串级系统的内、外环路的隔离度
4.4.1 内一外环路的耦合及隔离概念
4.4.2 给水串级系统的分析
4.4.3 一般串级系统内、外回路的隔离度
4.5 评述
4.6 控制执行装置的模型描述
4.6.1 执行器装置的特性分析
4.6.2 线性系统的零点、极点描述和频率响应
第5章 能控性与控制周期
5.1 控制周期(T0)定义
5.2 控制周期是不可控环节
5.3 典型工业过程的实例分析
5.3.1 旋转机械系统的控制周期分析
5.3.2 给水系统的控制周期分析
5.4 模拟系统的信号延时与控制周期
5.4.1 模拟系统的信号延时
5.4.2 模拟调节器和信号延时估算
第6章 调节系统的优化设计方法
6.1 串级调节系统的内环路设计
6.2 控制周期T0对内环路调节性能的影响
6.2.1 Y0=200ms情况
6.2.2 T0=500ms情况
6.3 外环路调节系统的设计
6.3.1 外环路调节系统的设计方法
6.3.2 锅炉给水一水位系统的设计
6.3.3 T0=O情况
6.3.4 T0=200ms情况
6.3.5 T0=500ms情况
6.4 闭环工作周期与内、外环路系统的隔离度
6.5 抗负荷扰动的调节策略设计
6.6 调节系统优化设计的一般认识
第7章 快速受控过程的调节系统设计
7.1 汽轮机受控过程与控制系统的结构
7.2 转速测量的技术要求与实现方法
7.2.1 转速测量的技术要求
7.2.2 测量方法分析
7.3 内环路控制系统的设计与选择
7.3.1 内环路受控过程模型
7.3.2 内环路的工作参数与性能
7.4 外环路调节系统的设计
7.4.1 外环路采用模拟控制装置情况
7.4.2 外环路采用数字控制装置情况
7.5 评述
第8章 大时间常数受控过程的调节控制与优化设计
8.1 迟延时间过程与串级调节策略
8.1.1 迟延过程控制系统的描述
8.1.2 常规调节策略的系统特性
8.2 惯性时间过程与串级调节策略
8.2.1 惯性过程的比例调节
8.2.2 惯性过程的积分调节
8.2.3 惯性过程的比例一积分调节
8.3 惯性过程的单回路调节
8.4 大时间常数过程控制系统的一般特性
8.5 迟延过程的预估控制思想
8.5.1 Smith预估控制
8.5.2 预估器G(s)的插入方式
8.6 模型精确的预估控制性能
8.6.1 外环路系统的工作周期
8.6.2 精确模型下的Smith预估控制性能
8.7 预估模型咱勺参数误差影响
8.8 采用模型预测的控制方法
8.9 采用观测值的直接预测控制
8.9.1 预估技术与预测控制方法
8.9.2 测量数据的曲线拟合和变量预测
8.9.3 预测控制的实现
8.9.4 算法实现及仿真
8.10 附注：函数逼近与曲线拟合
8.10.1 正交函数空间及其基本性质
8.10.2 内积和Hilbert空间概念
8.10.3 最小二乘曲线拟合的算法
第9章 工程中的多变量控制系统
9.1 线性化与状态空间模型
9.2 工程中的多变量调节策略
9.2.1 静态工作点与偏差
9.2.2 偏差分类与校正策略
9.3 多变量调节控制系统的结构
9.3.1 多变量调节策略与控制系统结构
9.3.2 常规调节控制系统的传递函数
9.4 优化控制与串级调节策略
9.4.1 稳态偏差的发生与自适应控制策略
9.4.2 闭环自适应控制策略
9.4.3 设备的工作效率与运行管理
9.5 小偏差调节与“无静差”控制的充要条件
9.6 评述
第10章 工程中多变量控制系统的结构设计
10.1 工程中的多变量控制系统结构与设计工作
10.2 坐标系选择与相似变换
10.3 相似变换的不变性与不变量
10.3.1 相似变换及相似等价类
10.3.2 相似变换下的传递函数
10.3.3 相似变换下的特征多项式
10.3.4 能控性、能观性
10.3.5 A矩阵的元素位置和意义
10.4 特征向量及系统矩阵的标准型
10.4.1 特征向量与对角矩阵系统
10.4.2 矩阵的Jordan标准型
10.4.3 结构说明
10.5 矩阵化Jordan型的变换算法
10.5.1 从实例分析变换过程
10.5.2 情况1：单特征根，q0=1系统
……
第11章 确定性概念与控制系统的实现技术
第12章 数学证明及线性系统的基本理论
参考文献
