化工过程动态PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 化工过程动态学的范畴 1

1.2 研究化工过程动态学的目的意义 2

1.3 化工过程动态学的发展 4

1.4 本课程的基本内容 7

第二章 化工过程控制导论 10

2.1 化工过程控制的目的和基本要求 10

2.1.1 抑制外部干扰的影响 11

2.1.2 保证过程的稳定性 14

2.1.3 优化技术经济指标 16

2.2 控制系统设计的基本概念 17

2.2.1 化工过程变量分类 17

2.2.2 控制系统设计要素 19

2.2.3 复杂化工过程控制问题简介 25

2.3.1 控制系统的硬件 28

2.3 控制系统的硬件和计算机应用 28

2.3.2 数字计算机在过程控制中的应用 30

习题 33

第三章 化工过程数学模型化 36

3.1 化工过程数学模型的构成 37

3.1.1 状态变量和状态方程 37

3.1.2 数学模型的其他组成部分 39

3.1.3 数学模型化的困难 40

3.2.1 自由度的意义 41

3.2 数学模型的自由度 41

3.2.2 自由度与控制器设计 45

3.3 某些化工过程数学模型实例 47

3.3.1 气体缓冲罐 47

3.3.2 连续搅拌槽反应器(CSTR) 48

3.3.3 混合过程 51

3.3.4 喷雾干燥出塔气体温度 53

3.3.5 轴向流动反应器 55

3.3.6 理想二元精馏塔 57

3.3.7 纯滞后过程 62

3.3.8 结语 63

习题 63

第四章 以控制为目的的数学模型处理 66

4.1 输入-输出模型 66

4.2 非线性系统的线性化 71

4.2.1 单变量系统的线性化 73

4.2.2 偏差变量及其应用 76

4.2.3 多变量系统的线性化 79

习题 85

第五章 拉普拉斯变换及其反演 87

5.1 拉普斯变换的定义和性质 87

5.1.1 拉普拉斯变换的定义 87

5.1.2 拉普拉斯变换的基本性质 88

5.1.3 导数和积分的拉氏变换 89

5.1.4 终值定理和初值定理 90

5.2.2 斜坡函数 92

5.2 某些基本函数的拉普拉斯变换 92

5.2.1 指数函数 92

5.2.3 三角函数 93

5.2.4 阶跃函数 93

5.2.5 平移函数 94

5.2.6 脉冲函数 95

5.2.7 理想单位脉冲 96

5.3 拉普拉斯变换的反演--部分分式展开法 97

5.3.1 拉普拉斯变换式的部分分式展开 98

5.3.2 分母多项式有相异实根 98

5.3.3 分母多项多有相异虚根 101

5.3.4 分母多项式有重根 103

附表 某些常用基本函数的拉普拉斯变换 107

习题 110

第六章 拉普拉斯变换的应用 111

6.1 求解线性微分方程 111

6.1.1 一阶线性常微分方程 112

6.1.2 二阶线性常微分方程 113

6.1.3 二元一阶线性常微分方程组 118

6.1.4 一阶常系数线性偏微分方程 120

6.2 停留时间分布分析 122

6.2.1 分布函数和响应的拉普拉斯变换表述 122

6.2.2 RTD的实验测定 123

6.2.3 某些流动系统的RID分析 125

6.3 传递函数和输入-输出模型 128

6.3.1 单输出过程的传递函数 129

6.3.2 多输出过程的传递函数矩阵 132

6.3.3 传递函数的极点和零点 136

6.3.4 系统响应的定位分析 137

习题 140

第七章 化工过程动态特性分析 142

7.1 一阶系统动态特性 142

7.1.1 一阶系统的定义及其基本参数 142

7.1.2 纯容量过程的动态响应 146

7.1.3 一阶滞后系统的动态响应 147

7.1.4 可变参数的一阶系统 150

7.2 二阶系统动态特性 152

7.2.1 二阶系统的定义及其基本参数 152

7.2.2 二阶系统的动态响应 153

7.2.3 一阶过程串联系统 159

7.2.4 附加控制器导致的二阶系统 165

7.2.5 本征二阶系统 167

7.3 高阶和其他复杂系统的动态特性 169

7.3.1 多容量串联系统 169

7.3.2 具有纯滞后的动态系统 170

7.3.3 具有反向响应的系统 172

习题 174

第八章 受反馈控制的化工过程动态 178

8.1 基本概念 178

8.1.1 反馈控制结构及其硬件 178

8.1.2 反馈控制器的类型及其传递函数 181

8.2 方块图和闭环传递函数 185

8.3 比例控制对受控过程响应的影响 191

8.3.1 一阶系统 191

8.3.2 二阶系统 197

8.4 积分微分和组合控制作用的影响 199

8.4.1 积分控制作用的影响 200

8.4.2 微分控制作用的影响 202

8.4.3 组合控制作用的影响 204

8.5 受反馈控制过程的稳定性 206

8.5.1 稳定性的概念 206

8.5.2 控制器参数对受控过程稳定性的影响 207

8.5.3 稳定性判据 211

8.5.4 劳斯-赫尔维茨分析法 212

8.5.5 根轨迹分析法 215

习题 216

9.1.1 具有大纯滞后过程的补偿反馈控制 219

9.1 大纯滞后和反向响应过程的补偿反馈控制 219

第九章 其他控制结构简介 219

9.1.2 有反向响应过程的补偿反馈控制 222

9.2 多回路反馈控制 225

9.2.1 串级控制 225

9.2.2 选择性控制 228

9.2.3 分程控制 230

9.3 前馈和比值控制 231

9.3.1 前馈控制 232

9.3.2 前馈-反馈控制 236

9.3.3 比值控制 240

9.4 适应性控制和推断控制 242

9.4.1 适应性控制 242

9.4.2 推断控制 247

习题 249

参考文献 252

符号表 254