化学工程师使用的过程模型、模拟和控制PDF电子书下载

第一章 导论 1

1-1 过程动态和过程控制的实例 1

序言 3

1-2 学习目的 3

目录 3

化学工程参考书 4

1-3 历史沿革 4

1-4 展望 4

1-5 学习过程控制的动机 5

1-6 一般概念 5

2-1.1 数学模型的用途 8

2-1.3 建立方程的原则 8

2-1.2 范围 8

2-1 引言 8

第二章 基本原理 8

第一篇 化工系统的数学模型 8

2-2 基本定律 9

2-2.1 连续性方程 9

2-2.2 能量方程 13

2-2.3 运动方程 17

2-2.4 传递方程 20

2-2.5 状态方程 20

2-2.6 平衡 22

2-2.7 化学动力学 24

3-2 等温等容连续均混反应器的串联系统 27

3-1 引言 27

第三章 化工系统数学模型的示例 27

3-3 变数滞留量的连续均混反应器的串联系统 29

3-4 有压气体的连续均混反应器 30

3-5 变温的连续均混反应器 31

3-6 单组分蒸发器 35

3-7 多组分闪蒸塔 38

3-8 间歇反应器 40

3-9 伴有传质过程的反应器 44

3-10 理想的双组分蒸馏塔 46

3-11 非理想的多组分蒸馏塔 50

第二篇 计算机模拟 60

4-2 基本组件和元件 61

4-1 引言 61

第四章 模拟计算机模拟 61

4-3 各种运算块 62

4-4 简单的例题 65

4-5 比较复杂的系统 71

第五章 数字计算机模拟 81

5-1 数值方法 82

5-1.1 隐函数的收敛方法 82

5-1.2 数值积分 87

5-2 例题 94

5-2.1 串联的三个连续均混反应器 94

5-2.2 非等温连续均混反应器 97

5-2.3 双组分蒸馏塔 100

5-2.4 多组分蒸馏塔 104

5-2.5 间歇反应器 113

第六章 时间域动态 123

第三篇 动态 123

6-1 分类和定义 124

6-2 线性化和偏离变量 126

6-2.1 线性化 126

6-2.2 偏离变量 128

6-3 简单线性系统的响应 129

6-3.1 一阶线性常微分方程 129

6-3.2 常系数的二阶线性常微分方程 133

6-3.3 常系数的N阶线性常微分方程 141

6-4 稳态方法 143

7-1.1 定义 148

7-1.2 线性的性质 148

第七章 拉普拉斯域动态 148

7-1 拉普拉斯变换原理 148

7-2 重要函数的拉普拉斯变换 149

7-2.1 阶跃函数 149

7-2.2 斜坡函数 149

7-2.3 正弦函数 150

7-2.4 指数函数 150

7-2.5 时间乘指数函数 150

7-2.6 尖脉冲（迪拉克△函数δ（t）） 151

7-3 拉普拉斯逆变换 151

7-4.1 乘一个常数 154

7-4.2 对时间的微分 154

7-4 传递函数 154

7-4.3 积分 156

7-4.4 静止时间 156

7-5 例题 157

7-6 传递函数的性质 163

第八章 频率域动态 169

8-1 定义 169

8-2 基本定理 170

8-3 表示方法 173

8-3.1 奈魁斯特图 173

8-3.2 伯德图 176

8-3.3 尼柯尔斯图 186

8-4 频率域解法 187

9-2 直接的方法 201

9-2.1 时间域拟合阶跃试验数据 201

第九章 过程识别 201

9-1 目的 201

9-2.2 直接正弦波试验 202

9-3 脉冲试验 203

9-3.1 由脉冲试验数据计算G ω 204

9-3.2 用数字计算机计算傅里叶变换 205

9-3.3 关于脉冲试验的几点实用意见 211

9-3.4 有积分作用的过程 211

9-4 阶跃试验 213

9-5 过程识别的其它方法 214

9-6 时间域、拉普拉斯域及频率域之间的关系 214

9-6.4 拉普拉斯域到时间域 215

9-6.3 时间域到拉普拉斯域 215

9-6.1 拉普拉斯域到频率域 215

9-6.2 频率域到拉普拉斯域 215

9-6.5 时间域到频率域 216

9-6.6 频率域到时间域 216

第四篇 反馈控制 219

第十章 时间域综合 219

10-1 控制装置 219

10-1.1 感受器 221

10-1.2 变送器 222

10-1.3 控制阀 224

10-1.4 控制器 227

10-1.6 数字的过程控制计算机 230

10-1.5 计算中继器和其它有用的装置 230

10-2 常规反馈控制器的特性 231

10-2.1 闭环响应的性能指标 231

10-2.2 负载特性 231

10-3 控制器的整定 234

10-3.1 经验方法 234

10-3.2 在线试探法 235

10-3.3 齐格勒-尼柯尔斯方法 236

10-4 控制系统的设计原则 237

10-5 非常规控制 241

10-5.1 计算变量控制 241

10-5.2 非线性控制器 242

10-5.4 选择控制环 243

10-5.3 抗积分饱和 243

10-5.5 比值控制 245

第十一章 拉普拉斯域综合 251

11-1 稳定性 251

11-1.1 在开环和闭环传递函数之间的关系式 251

11-1.2 劳思稳定性准则 253

11-1.3 直接代入法求取稳定性边界 256

11-2 性能指标 257

11-2.1 稳态性能指标 257

11-2.2 动态性能指标 258

11-3 根轨迹的分析方法与综合方法 259

11-3.1 定义 259

11-3.2 根轨迹曲线的绘图法 262

11-4 开环不稳定过程 266

11-4.1 一阶的开环不稳定过程 267

11-4.2 二阶开环不稳定过程 268

11-4.3 三阶开环不稳定过程 268

11-5 具有逆响应的过程 270

11-6 相关控制系统 272

第十二章 频率域综合 280

12-1 奈魁斯特稳定性准则 280

12-1.1 奈魁特稳定性准则的证明 281

12-1.2 例题 283

12-1.3 图示方法 289

12-2.1 相位裕度 291

12-2.2 增益裕度 291

12-2 频率域中的性能指标 291

12-2.3 闭环对数模的最大值（L M） 292

12-3 反馈控制器的频率响应 295

12-3.1 比例控制器（P） 296

12-3.2 比例积分控制器（PI） 296

12-3.3 比例积分微分控制器（PID） 297

12-4 例题 297

12-4.1 三个连续均混反应器的串联系统 297

12-4.2 有静止时间的一阶滞后 302

12-4.3 开环不稳定过程 302

第十三章 前馈控制 308

13-1 基本概念 308

第五篇 前馈控制 308

13-2 典型硬件的应用 312

13-3 为线性系统设计前馈控制器的示例 313

13-3.1 三个连续均混反应器的串联系统 313

13-3.2 非等温的连续均混反应器 314

13-3.3 蒸馏塔 319

13-4 非线性的前馈系统 320

第六篇 采样数据系统 324

第十四章 采样与Z变换 324

14-1 引言 324

14-1.1 定义 324

14-1.2 出现于化工中的采样数据系统 325

14-2 尖脉冲采样器 326

14-3 基本采样定理 331

14-4 Z变换 333

14-4.1 定义 333

14-4.2 推导常用函数的Z变换 334

14-4.3 静止时间的作用 336

14-4.4 Z变换定理 337

14-4.5 逆变换 338

14-5 脉冲传递函数 342

14-6 保持装置 344

14-7 开环和闭环系统 345

14-7.1 开环系统 345

14-7.2 闭环系统 348

15-1 Z平面上的稳定性 355

第十五章 采样数据控制系统的分析与综合 355

15-2 频率域设计方法 357

15-2.1 奈魁斯特稳定性准则 357

15-2.2 精确的方法 357

15-2.3 近似的方法 362

15-3 Z域根轨迹设计方法 363

15-4 双线性变换设计方法 366

15-5 采样数据控制器 370

15-5.1 物质的可实现性 370

15-5.2 控制器设计 371

15-5.3 连续装置的近似法 373

15-6 最小原型采样数据控制器 374

附录一 多项式求根子程序 382

附录二 仪表硬件 386