作者：郭阳宽 王正林 联系邮箱：wa_2003@126.com 《过程控制系统仿真》 电子工业出版社 出版 2009.3 作者：郭阳宽 王正林 联系邮箱：wa_2003@126.com
第 1章 过程控制及仿真概述 1.1 过程控制系统概述 1.2 过程控制系统的性能指标 1.3 过程控制理论的发展现状 1.4 过程控制系统仿真基础 1.5 Simulink在过程仿真中的优势
内容提要 本章阐述了过程控制系统及仿真的基本概念，介绍了过程控制系统的结构、特点以及过程控制理论的发展现状，过程控制系统仿真等基础知识。 通过对本章的学习，读者对过程控制系统仿真的发展现状，以及本书的主要内容能有初步的认识。
1.1 过程控制系统概述 1.1.1 系统结构 被控对象：指被控制的生产设备或装置，如上述进行水位控制的锅炉 传感器和变送器 1.1.1 系统结构 被控对象：指被控制的生产设备或装置，如上述进行水位控制的锅炉 传感器和变送器 控制器，也称调节器 执行器 控制阀
1.1.2 系统特点 过程控制系统主要具有以下特点 。 1．系统由过程检测控制仪表组成。 2．被控过程具有多样性。 3．控制方案具有多样性。 1.1.2 系统特点 过程控制系统主要具有以下特点 。 1．系统由过程检测控制仪表组成。 2．被控过程具有多样性。 3．控制方案具有多样性。 4．被控过程多属慢过程，控制目标多为过程参数。 5．给定值控制是主要的控制形式。
1.1.3 系统分类 按系统的结构特点进行分类，过程控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和复合控制系统。 1.1.3 系统分类 按系统的结构特点进行分类，过程控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和复合控制系统。 按系统的给定值的特点进行分类，过程控制系统可以分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1.2 过程控制系统的性能指标 1.2.1 过渡过程性能指标 tp:峰值时间 P%：超调量 ts：调节时间 n:衰减比 1.2 过程控制系统的性能指标 1.2.1 过渡过程性能指标 tp:峰值时间 P%：超调量 ts：调节时间 n:衰减比 1.2.2 误差性能指标 1．误差积分指标IE 2．误差绝对值积分指标IAE 3．误差平方积分指标ISE 4．误差绝对值乘时间积分指标ITAE
1.3 过程控制理论的发展现状 20世纪40年代之前，主要凭经验用人工控制生产过程 20世纪50年代前后，以频率法和根轨迹法的经典控制理论 1.3 过程控制理论的发展现状 20世纪40年代之前，主要凭经验用人工控制生产过程 20世纪50年代前后，以频率法和根轨迹法的经典控制理论 20世纪60年代逐渐发展起来并且日趋完善的现代控制理论 先进控制策略及相应软件主要有：多变量预测控制、自适应控制、模糊控制及故障诊断、神经元网络等。
1.4 过程控制系统仿真基础 1.4.1 计算机仿真基本概念 1．模型 模型可以分为以下三类：（1）物理模型；（2）数学模型；（3）仿真模型 1.4 过程控制系统仿真基础 1.4.1 计算机仿真基本概念 1．模型 模型可以分为以下三类：（1）物理模型；（2）数学模型；（3）仿真模型 2．仿真系统分类 （1）按模型分类：物理仿真、数学仿真； （2）按计算机类型分类：模拟仿真、数字仿真、混合仿真、现代计算机仿真。 3．计算机仿真技术发展趋势 （1）硬件方面：提高仿真系统的速度，大大增强数字仿真的实时性。 （2）应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新。 （3）分布式数字仿真：充分利用网络技术进行分布式仿真，投资少，效果好。 （4）虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真技术等多学科。
1.4.2 仿真在过程控制中的应用 过程控制系统仿真包括以下几个基本步骤：问题描述、模型建立、仿真实验、结果分析 。
1.5 Simulink在过程仿真中的优势 在过程控制系统仿真中，Simulink具有先天的优势。 3．Simulink没有单独的语言，但是它提供了S函数规则。S函数使Simulink更加充实、完备，具有更强的处理能力。
1.6 本章小结 过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式，一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。由于被控过程的多样性，因此过程控制系统的形式也多样，相应的控制方案也丰富多彩。 了解过程控制系统的结构、特点，以及过程控制系统仿真是学习过程控制时最基础的内容。