2011_过程控制系统_黄德先_金以慧
金以慧《过程控制系统》的新版，这本书讲的很全，虽然不一定很深入，本人没全部看完。国高等学校自动化专业系列教材学校自动化专业教学指导分委员会牵头规划t普通高等教育“+一五”国家级划教材Process Control Systems过程控制系统黄德先Huang Dexian清华大学王京春编著Wang Jingchun金以慧lin yirui清华大学出版社北京内容简介本书是作者在清华大学自动化专业多年教学和科研的总结,是在193年出版的教材《过程控制》(金以慧主编,清华大学出版社)的基础上重新编写而成的。全书系统地阐述了简单和复杂控制系统的结构、原理、设计、分析与评价·并深人剖析了两个典型生产过程控制的实例,力图从生产过程特点出发,对控制系统进行综合设计和优选。在此基础上还讨论了过程计算机控制系统,进一步介绍了几种先进控制策略,并增加了诸如间歇过程控制、整厂控制、实时最优化、过程监控等学科前沿的内容,力求反映近年来过程控制的新发展。全书从数学和物理的基本概念着手,阐述过程控制问题的本质和特点,并添加了思考题、白学部分以及自己设计实验等内容,为培养自学能力、创新思维等提供了较大的空间。本书是面向研究型大学本科生的教材,因而更强调理论与实际的结合,培养学生分析问題和解决问题的能力,注重对前沿学科发展的理解和分析。本书可作为高等院校自动控制类和相关专业的教材,并供有关科技人员参考本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933图书在版编目(CIP)数据过程控制系统/黄德先,王京春,金以慧编著.一北京:清华大学出版社,2011.5(全国高等学校自动化专业系列教材)SBN978-7-30224291-8I,①过…Ⅱ.①黄…②王…③金…Ⅲ.①过程控制一自动控制系统-高等学校一教材Ⅳ.①TP273中国版本图书馆CIP数据核宇(2010)第252111号责任编辑:王一玲责任校对:焦丽丽责任印制:杨艳出版发行:清华大学出版社地址:北京清华大学学研大厦A座http:/www.tup,com,cn邮编:100084社总机:010-62770175邮购:010-62786544投稿与读者服务:010-62795954,jsjjc@tup.tsinghua.edu.cn质量反馈:010-62772015, zhiliang tup. tsinghua.edu.cn印装者:北京密云胶印厂经销:全国新华书店开本:175×245印张:41.5字数;874千字版次:2011年5月第1版印次:2011年5月第1次印刷印数:~300定价:59.50元产品编号:017419-01《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会顾问(按姓氏笔画王行愚(华东理工大学)冯纯伯(东南大学)孙优贤(浙江大学)吴启迪(同济大学)张嗣瀛(东北大学)陈伯时(上海大学)陈翰馥(中国科学院)郑大钟(清华大学)郑南宁(西安交通大学)韩崇昭(西安交通大学)主任委员吴澄(清华大学)副主任委员:赵光宙(浙江大学)萧德云(清华大学)委员(按姓氏笔画):王雄(清华大学)方华京(华中科技大学)史震(哈尔滨工程大学)田作华(上海交通大学)卢京潮(西北工业大学)孙鹤旭(河北工业大学刘建昌(东北大学)吴刚(中国科技大学)吴成东〔沈阳建筑工程学院)吴爱国(天津大学)陈庆伟(南京理工大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)郑志强(国防科技大学)赵曜(四川大学)段其昌(重庆大学)程鹏(北京航空航天大学)谢克明(太原理工大学)韩九强(西安交通大学褚健(淅江大学)蔡鸿程(清华大学出版社)廖晓钟(北京理工大学)戴先中(东南大学)工作小组(组长):萧德云(清华大学)〔成员):陈伯时(上海大学)郑大钟(清华大学)田作华(上海交通大学)赵光宙(浙江大学)韩九强〔西安交通大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)陈庆伟(南京理工大学)助理):郭晓华(清华大学)责任编辑:王一玲(清华大学出版社出版说明《全固高等学自动化专业系列敖材》>x为适应我国对高等学校自动化专业人才培养的需要,配合各高校教学改革的进程,创建一套符合自动化专业培养目标和教学改革要求的新型自动化专业系列教材,“教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会”(简称“教指委”)联合了“中国自动化学会教育工作委员会”、“中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会”、“中国系统仿真学会教育工作委员会”和“中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科委员会”四个委员会,以教学创新为指导思想,以教材带动教学改革为方针,设立专项资助基金,采用全国公开招标方式,组织编写出版一套自动化专业系列教材《全国高等学校自动化专业系列教材》本系列教材主要面向本科生,同时兼顾研究生;覆盖面包括专业基础课、专业核心课、专业选修课、实践环节课和专业综合训练课;重点突出自动化专业基础理论和前沿技术;以文字教材为主,适当包括多媒体教材;以主教材为主,适当包括习题集、实验指导书、教师参考书、多媒体课件、网络课程脚本等辅助教材;力求做到符合自动化专业培养目标、反映自动化专业教育改革方向、满足自动化专业教学需要;努力创造使之成为具有先进性、创新性、适用性和系统性的特色品牌教材本系列教材在“教指委”的领导下,从2004年起,通过招标机制,计划用3~4年时间出版50本左右教材,2006年开始陆续出版问世。为满足多层面、多类型的教学需求,同类教材可能出版多种版本本系列教材的主要读者群是自动化专业及相关专业的大学生和研究生,以及相关领域和部门的科学工作者和工程技术人员。我们希望本系列教材既能为在校大学生和研究生的学习提供内容先进、论述系统和适于教学的教材或参考书,也能为广大科学工作者和工程技术人员的知识更新与继续学习提供适合的参考资料。感谢使用本系列教材的广大教师、学生和科技工作者的热情支持,并欢迎提出批评和意见。《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会2005年10月于北京序FOREWORD*3S.自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20世纪50年代我国政府就十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。五十多年来,自动化科学技术在众多领域发挥了重大作用,如航空、航天等,两弹一星的伟大工程就包含了许多自动化科学技术的成果。自动化科学技术也改变了我国工业整体的面貌,不论是石油化工、电力、钢铁,还是轻工、建材、医药等领域都要用到自动化手段,在国防工业中自动化的作用更是巨大的。现在,世界上有很多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。另外,自动化学科对一些交又学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控制论、信息论的影响下得到不断的发展。在整个世界已经进入信息时代的背景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。因此,国家提出走新型工业化的道路和“信息化带动工业化,工业化促进信息化”的科学发展观,这对自动化科学技术的发展是一个前所末有的战略机遇机遇难得,人才更难得。要发展自动化学科,人才是基础、是关键。高等学校是人才培养的基地,或者说人才培养是高等学校的根本。作为高等学校的领导和教师始终要把人才培养放在第一位,具体对自动化系或自动化学院的领导和教师来说,要时刻想着为国家关键行业和战线培养和输送优秀的自动化技术人才。影响人才培养的因素很多,涉及教学改革的方方面面,包括如何拓宽专业口径、优化教学计划、增强教学柔性、强化通识教育、提高知识起点、降低专业重心、加强基础知识、强调专业实践等,其中构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系,编写有利于促进学生个性发展培养学生创新能力的教材尤为重要。清华大学吴澄院士领导的《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会,根据自动化学科对自动化技术人才素质与能力的需求,充分吸取国外自动化教材的优势与特点,在全国范围内,以招标方式,组织编写了这套自动化专业系列教材,这对推动高等学校自动化专业发展与人才培养具有重要的意义。这套系列教材的建设有新思路、新机制,适应了高等学校教学改革与发展的新形势,立足创建精品教材,重视实过程控制系统践性环节在人才培养中的作用,采用了竞争机制,以激励和推动教材建设。在此,我谨向参与本系列教材规划、组织、编写的老师致以诚挚的感谢,并希望该系列教材在全国高等学校自动化专业人才培养中发挥应有的作用。吴些教授2005年10月于教育部序FOREWORD《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会在对国内外部分大学有关自动化专业的教材做深入调研的基础上,广泛听取了各方面的意见,以招标方式,组织编写了一套面向全国本科生(兼顾研究生)、体现自动化专业教材整体规划和课程体系、强调专业基础和理论联系实际的系列教材,自2006年起将陆续面世。全套系列教材共50多本,涵盖了自动化学科的主要知识领域,大部分教材都配置了包括电子教案、多媒体课件、习题辅导、课程实验指导书等立体化教材配件。此外,为强调落实“加强实践教育,培养创新人才”的教学改革思想,还特别规划了一组专业实验教程,包括《自动控制原理实验教程》、《运动控制实验教程》、《过程控制实验教程》《检测技术实验教程》和《计算机控制系统实验教程》等。自动化科学技术是一门应用性很强的学科,面对的是各种各样错综复杂的系统,控制对象可能是确定性的,也可能是随机性的;控制方法可能是常规控制,也可能需要优化控制。这样的学科专业人才应该具有什么样的知识结构,又应该如何通过专业教材来体现,这正是“系列教材编审委员会”规划系列教材时所面临的问题。为此,设立了《自动化专业课程体系结构研究》专项研究课题,成立了由清华大学萧德云教授负责,包括清华大学、上海交通大学、西安交通大学和东北大学等多所院校参与的联合研究小组,对自动化专业课程体系结构进行深入的研究,提出了按“控制理论与工程、控制系统与技术、系统理论与工程、信息处理与分析、计算机与网络、软件基础与工程、专业课程实验”等知识板块构建的课程体系结构。以此为基础,组织规划了一套涵盖几十门自动化专业基础课程和专业课程的系列教材。从基础理论到控制技术,从系统理论到工程实践,从计算机技术到信号处理,从设计分析到课程实验,涉及的知识单元多达数百个、知识点几千个,介入的学校50多所,参与的教授120多人,是一项庞大的系统工程。从编制招标要求、公布招标公告,到组织投标和评审,最后商定教材大纲,凝聚着全国百佘名教授的心血,为的是编写出版一套具有一定规模、富有特色的、既考虑研究型大学又考虑应用型大学的自动化专业创新型系列教材。然而,如何进一步构建完善的自动化专业教材体系结构?如何建设基础知识与最新知识有机融合的教材?如何充分利用现代技术,适应现代大学生的接受习惯,改变教材单一形态,建设数字化电子化、网络化等多元过程控制系统形态、开放性的“广义教材”?等等,这些都还有待我们进行更深入的研究。本套系列教材的出版,对更新自动化专业的知识体系、改善教学条件、创造个性化的教学环境,一定会起到积极的作用。但是由于受各方面条件所限,本套教材从整体结构到每本书的知识组成都可能存在许多不当甚至谬误之处,还望使用本套教材的广大教师、学生及各界人士不吝批评指正关院士2005年10月于清华大学
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Romax行星轮系统培训教程
详细介绍Romax行星轮系统分析过程，本教程的目的是学习如何进行概念（详细）行星系建模（图1）。由于行星系统的相对复杂性，Romax开发了概念行星设计工具，有助于快速开发简单的行星齿轮副。与大多数Romax软件里的零件一样，可以根据复杂性的不同对行星系统建模建模。在建模初期，没必要太早定义行星销轴或行星轮轴承，可将这些都简化为一个单一的概念行星架零件，如图所示（图2），概念行星架为一个绿色的圆盘。接下来, 为了能够进一步研究行星轮不均载、轴承寿命、齿轮校核、效率等问题，再将概念行星架换成详细的销轴、轴承等零件。声明…目录3教程:行星轮系01:行星传动系统建模,默认信息6输人数据71任务1:概念行星传动系统建模.1411添加行星架和齿圈轴总成…···1412为行星架轴选择轴承支撑并安装轴承151.3添加刚性联接1814概念行星轮建模.191.5捋概念行星架女装到行星架轴上201.6捋太阳轮安装到输出轴上211.7在行星架轴上添加功率输出节点…““·“““2218运行轴的静力学分析小结242任务2:详细行星传动建模-第1部分44.252.1捋概念系统转化为详细齿轮262.2需要定义的件.….2723在行早架上安装右侧行早盘24在行星架上安装行星销轴…292.5捋刚性轴承转化为滚子轴承::30自 RomexPage 3 of 41O TECHNOLOGYCopyright 2012.6编辑自定义轴承312.7选择和安装自定义轴承.3228为行星轮和行星销轴添加边界籴件3329静力学分析…34小结353任务3:详细行星传动建模一第2部分3531捋概念行星轮副转化为详细齿轮+·+36.2查看轴和轴承的静力学分析结果着37小结···.39总结.…:::建模40分析40自 RomexPage 4 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201教程:行星轮系01:行星传动系统建模在前面的教桯中,您已经学习了如何建立两档变速器模型并定义多功率流。这种布局称为平行轴系,啮合齿轮安装在相互平行的轴上。然而,Rmax并不仅能创建行轴和单一啮合齿轮副模型,还能帮行星轮传动(或者垂直)系统。行星传动系统常見」自动变速尜、载重汽车变速器和风电齿轮箱。它们的优点为体积小、速比大,并且通过其他组件的啮合或脱开、固定或者自由转动可以提供大量的运动组合。它们的缺点是比平行轴变速器的结构和装配更加复杂,同时也会产生较人的轴承负载传统行星排是由齿圈、太阳轮、以及一系列的行星轮(通常三个或更多)组成,行星轮需要安装在行星架上。只要行星系排中任何一个组件固定,功率可以通过其余两个输入并输出。下面表中所示为不同组合的速比:3x串心息回坦4下,、日cArrangementInputOutputStationaryCalculationASun(s)Planet Carrier(C) Ring(R)1+R/SPlanet Carrier(C) Ring(R)Sun(s)1/(1+S/R)CSun(s)Ring(r)Planet Carrier(C)-R/S8=”i.1.教程完成后的横型本教程的目的是学习如何进行概念(详细)行星系建模(图1)。由于行星系统的相对复杂性, Romax开发了概念行星设计工具,有助于快速开发简单的行星齿轮副与大多数Roπax软件里旳岺件一样,可以根据复杂性的不同对行星系统建模建模。在建模初期,没必要太早定乂行星销轴或行星轮轴承,可将这些都简化为一个单的概念行星架零件,如图所示(图2),概念行星架为一个绿色的圆盘。接下来,为了能够进一步硏究行星轮不均载、轴承寿命、齿轮校核、效率等问题,再将概念行星架换成详细的销轴、轴承等岺件。自 RomexPage 5 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201图3为详细化的行星系统,由于行星传动系统可实现较高的传动比,经常用在低速重载的变这器中,尤Ring gear其是应用在卡车上。在我们的例子中,太阳轴为功率输入端,齿圈不旋转因此接地,行星架为功率输出本教程中,您将学到以下内容:Sun gear定义一个概念行星齿轮副将轴类零件接地的操作为行星传动系统定义功率流运行齿轮箱载荷谱分析查看载荷谱静力学分析结果若对学习本教稈感到任何困难,请联系 Romax工作人员MAN默认信息(Concept)PlanetPlanetCarrierGear(s)难度等级:Fiq,2.概念行星是否需要模型:PO1A.ssdPlanet GesrPlanet carrierRxD版本:R14.6Planet模块要求:SO2-1 RomaxDESIGNER ApplicationPin shaftS03-1 Parallel shaft modeller level 1S03-2 Parallel shaft modeller level 2S04-l Planetary Shaft Modeller Level 1S04-2 Planetary Shaft Modeller Level 2Gll-l Helical Gear Design and Rating分析设置:R146默认设置关闭重力Planer BearingPlanet carrieFg.3.行星轮自 RomexPage 6 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201输入数据A.任务1:行星架轴类零件定义B.任务1:齿圈轴类零件定义vOa,030 mm708mm8 mmmm50 mm142mm30 mm自 RomexPage 7 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201C.任务1:齿轮箱位置坐标ShaftValue X(mm)Value y(mm)Value Z(mm)Carrier shaft0.090.0280.0Ring Gear Shaft0.090.0290.0D.任务1:初始轴承数据ParameterValueNameCarrier Shaft Left BearingCarrier Shaft Right BearingDesignationKOYO 32911JRKOYO 3201OJRShaft offset(mm)605102.0OrientationRightLeftE.任务1:刚性联接定义ParameterValueNameRing gear-GroundOffset(mm)15.0Stiffness valueDefault valueHousing ShaftGround>自 RomexPage 8 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201F.任务1:概念行星架建模luearamSunPlanetRingModule2.5Pressure angle20Helix angle20Sun handRightNo of planetsNo. of teeth231757Face width303030G.任务1:太阳轮和齿圈的联接方式ShaftoffsetConcept Planet Carrier(Planetary GearsCarrier shaft10Ring gearRing gear Shaft15Sun gearOutput shaft235H.任务1:功率输出联接ShaftoffsetCarrier shaft130.0m自 RomexPage 9 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201I.任务2:行星轮销和轴套定义aluearamPlanet pinPlanet sleeveLength(mm)50.030.0OD(mm)18.0360Bore(mm)0.024.0」.任务2:行星架和行星销联接ParameterValueNameConcept planet carrier LeftConcept planet carrier rightMounting shaftCarrier shaftCarrier shaftOffset(mm)4.0460Planet pinOffset(mm)4.0460PCD(mm)108.3108.3Rotation(deg)0,72,144,216,2880,72,144,216,288自 RomexPage 10 of 41O TECHNOLOGYCopyright 201
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