化工过程控制工程 第2版PDF电子书下载

第一篇 单回路控制系统 1

第一章 常规单回路系统设计 1

1.1 控制系统组成及控制性能指标 1

1.1.1 控制系统组成 1

1.1.2 控制性能指标 2

1.2 典型受控过程 4

1.2.1 纯滞后过程 4

1.2.2 单容过程 4

1.2.3 多容过程 7

1.2.4 具有反向响应的过程 11

1.2.5 不稳定过程 13

1.3 系统受控变量选择 13

1.4.1 度量过程可控程度的指标Kmax？c的导出 15

1.4 过程可控程度分析 15

1.4.2 广义对象时间常数T和纯滞后τ对可控程度的影响 17

1.4.3 可控性指标Kmax？c使用场合的限制 20

1.5 广义对象各环节特性对可控程度影响 21

1.6 在系统设计时对测量变送环节的考虑 24

1.6.1 关于测量误差 24

1.6.2 测量信号的处理 25

1.7 控制阀环节在控制系统设计中的考虑 26

1.7.1 控制阀概述 26

1.7.2 流量特性和阀门增益 27

1.7.3 流量特性的选择 29

1.7.4 非线性补偿的其它方法 34

1.7.5 阀门定位器的使用 36

1.8.1 三类常规控制器 38

1.8 工业用控制器控制规律的选取和参数整定 38

1.8.2 控制规律的选取 44

1.8.3 控制器参数整定 46

1.9 控制系统的投运 50

第二章 数字计算机控制概述及离散PID算式 52

2.1 数字控制系统的基本配置 53

2.1.1 数字计算机 53

2.1.2 计算机与过程之间接口 55

2.1.3 计算机控制环路 57

2.1.4 软件 58

2.2 离散PID控制 58

2.2.1 离散PID算式 58

2.2.2 离散PID的改进算式 60

2.2.3 采样周期选择与离散PID参数整定 67

2.3 数据处理和控制算式实施 71

2.3.1 数据处理 71

2.3.2 控制算式实施 74

2.3.3 信号滤波 76

第二篇 复杂控制系统 81

第三章 提高响应曲线性能指标的控制系统 81

3.1 串级控制系统 81

3.1.1 基本原理和结构 81

3.1.2 串级控制系统分析 83

3.1.3 串级控制系统的设计 88

3.1.4 串级系统投运及参数整定 92

3.1.5 用微机实现串级控制 93

3.2.1 基本原理 94

3.2 前馈控制系统 94

3.2.2 前馈控制系统的几种结构形式 95

3.2.3 前馈控制规律的实施 103

3.3 大纯滞后过程的控制 106

3.3.1 史密斯(Smith)预估算法 106

3.3.2 分析预测器算法 111

3.4 具有反向特性过程的控制 114

3.4.1 常规PID控制 115

3.4.2 反向特性补偿器 115

3.5 用Z变换设计的几种离散控制算法 118

3.5.1 最小拍控制算法 119

3.5.2 大林(Dahlin)算法 119

3.5.3 卡尔曼(Kalman)算法 122

3.6.1 离散脉冲系数模型 124

3.6 动态矩阵控制 124

3.6.2 DMC算法推导 125

3.6.3 设计中的若干问题 127

3.7 时间最优的Bang-Bang控制和复式控制 127

3.7.1 时间最优的Bang-Bang控制 127

3.7.2 复式控制系统 131

3.8 适应性控制 132

3.8.1 增益调度适应控制 133

3.8.2 模型参考适应控制 135

3.8.3 随机适应控制系统 139

3.8.4 带有自校正的PID控制器 141

3.9 系统间的关联和解耦控制 143

3.9.1 相对增益 144

3.9.2 关联的影响 150

3.9.3 解耦控制 151

第四章 按某些特定要求而开发的控制系统 157

4.1 比值控制系统 157

4.1.1 比值控制问题的由来 157

4.1.2 定比值控制系统 158

4.1.3 变比值控制系统 160

4.1.4 比值控制系统的实施 162

4.1.5 比值控制系统的投运及整定 167

4.1.6 比值控制系统中的若干问题 167

4.2 均匀控制系统 169

4.2.1 均匀控制的由来 169

4.2.2 均匀控制方案 170

4.2.3 均匀控制系统的理论分析 172

4.2.4 工程整定 178

4.3 分型控制系统和阀位控制系统 178

4.3.1 分程控制系统 178

4.3.2 阀位控制(VPC)系统 184

4.4 选择性控制系统 186

4.4.1 超驰控制系统 186

4.4.2 其它选择性控制系统 189

4.5 推断控制 190

4.5.1 按计算指标的控制系统 191

4.5.2 反馈推断控制系统 195

4.5.3 前馈性质的推断控制系统 196

5.1 工艺设计与过程控制 201

第五章 整体控制系统设计 201

第三篇 整体控制和过程建模 201

5.2 回路设计与全过程控制的关系 202

5.2.1 物料平衡控制 203

5.2.2 产品质量控制 208

5.2.3 限制条件控制 209

5.3 多变量控制系统设计 210

5.3.1 自由度与受控变量、操纵变量数 211

5.4 计算机分级控制 216

第六章 过程建模 220

6.1 辨识建模概述 220

6.2 由阶跃响应曲线辨识传递函数 223

6.3 用相关分析法辨识线性系统脉冲响应函数 227

6.3.1 相关分析法原理 227

6.3.2 用伪随机信号辨识过程的脉冲响应函数 229

6.4 用最小二乘法估计离散动态模型的参数 238

6.4.1 基本定义和计算公式 238

6.4.2 递推的最小二乘法 240

6.4.3 渐消记忆的递推算法 242

第四篇 典型单元操作的控制 245

第七章 流体输送设备的控制 245

7.1 概述 245

7.2 泵及压缩机的控制方案 246

7.2.1 泵和管路系统的静态特性及泵的控制方案 246

7.2.2 离心式压缩机的控制方案 249

7.3 离心式压缩机的防喘振控制 250

7.3.1 离心式压缩机的特性曲线与喘振 250

7.3.3 喘振的极限线方程及安全操作线 252

7.3.2 引起喘振的因素 252

7.3.4 防喘振控制系统 255

7.4 压缩机的串并联运行及其控制 257

第八章 传热设备的控制 260

8.1 概述 260

8.1.1 传热设备的结构类型 260

8.1.2 热量传递的三种方式 261

8.1.3 传热设备的动态特点 262

8.1.4 传热设备的自动控制方案 262

8.2 对象的静态数学模型 264

8.2.1 对象静态模型的基本方程式 265

8.2.2 对象的静态放大倍数 266

8.3.1 集中参数对象 267

8.3 对象的动态数学模型 267

8.3.2 分布参数对象 270

8.4 加热炉的控制 274

8.4.1 概述 274

8.4.2 加热炉的单回路控制方案 274

8.4.3 加热炉的串级控制方案 276

8.4.4 加热炉的前馈-反馈控制方案 279

8.4.5 安全联锁保护系统 279

8.5 锅炉设备的控制 281

8.5.1 概述 281

8.5.2 汽包水位的控制 283

8.5.3 燃烧过程的控制 288

9.1.2 精馏过程独立变量的确定 301

9.1.1 控制目的 301

9.1 精馏塔的控制目的和独立变量 301

第九章 精馏塔的控制 301

9.2 精馏塔的静态特性 303

9.2.1 物料平衡关系 303

9.2.2 能量平衡关系和分离度 303

9.2.3 塔内部平衡关系 305

9.2.4 扰动因素的静态影响关系 306

9.3 精馏塔的动态特性 306

9.3.1 单块塔板的动特性 307

9.3.2 加料塔板的动特性 309

9.3.3 塔顶段动态特性 310

9.3.4 塔底段动态特性 310

9.4 精馏塔间接质量指标的选取 314

9.5.1 传统的物料平衡控制 317

9.5 精馏塔的基本控制方案 317

9.5.2 控制一个产品质量 322

9.5.3 控制两个产品质量 326

9.6 可编程调节器在精馏塔节能控制中的应用 328

9.6.1 工艺简介 328

9.6.2 原有控制方案 329

9.6.3 加热控制方式和节能的关系 330

9.6.4 乙丙塔节能控制系统 330

9.6.5 控制器校验和系统投运 335

9.7 精馏塔的计算机最优控制 336

9.7.1 工艺概况 336

9.7.2 优化命题 336

9.7.4 计算机优化控制的实现及运行效果 337

9.7.3 塔的静态数学模型及优化仿真 337

9.8 选择性控制的应用 341

第十章 反应器的控制 345

10.1 化学反应和化学反应器 345

10.2 化学反应的基本规律 348

10.2.1 化学反应速度及其影响因素 348

10.2.2 化学平衡 350

10.2.3 反应的转化率、产率和收率 351

10.3 化学反应器的动态数学模型 352

10.3.1 化学反应器的基本方程式 352

10.3.2 非绝热反应釜的动态模型 354

10.3.3 催化裂化反应单元的动态模型 355

10.3.4 具有物料循环的绝热反应器的动态模型 359

10.3.5 用状态方程描述的反应器动态模型 360

10.4 反应器的基本控制方案 363

10.4.1 概述 363

10.4.2 温度受控变量的选择 365

10.4.3 以温度作为控制指标的控制系统 366

10.5 反应器的热稳定性及闭环稳定条件 370

10.5.1 反应器的热稳定性分析 371

10.5.2 开环不稳定、闭环稳定的条件 372

10.6 几种典型反应器的控制方案 374

10.6.1 聚合反应釜的控制 374

10.6.2 一个连续反应器控制方案的考虑原则 377

10.6.3 催化裂化反应一再生系统的前馈控制 379

10.6.4 合成橡胶间歇聚合釜的自适应预估控制 380

10.6.5 合成氢的计算机控制系统 382