第一节 典型结构和控制指标 1
一、过程控制的发展与趋势 1
绪论 1
一、典型结构 1
上篇 控制系统 1
第一章 简单控制系统 1
二、控制指标 3
二、过程控制工程的研究对象与任务 4
习题 5
第二节 过程特性与动态模型建立 5
一、过程特性的类型 5
二、K、T、τ对控制品质的影响 7
三、过程动态模型建立的辨识方法 9
四、过程动态机理模型的列写方法 19
第三节 检测信号的获取与处理加工 23
一、测量性能 23
三、滤波和信号处理 25
二、动态特性 25
第四节 执行器的若干问题 27
一、执行器的类型 27
二、流量特性 28
三、S值的选择 33
四、动态特性 33
五、阀门定位器的应用 34
第五节 连续PID控制算法 36
一、PID控制算法的一般形式 36
二、P作用控制算法 36
三、PI作用控制算法 38
四、积分饱和及其防止 40
五、PD作用控制算法 42
六、PID作用控制算法 44
第六节 离散PID控制算法 44
一、几类离散PID控制算法 44
二、直接数字控制(DDC)中离散PID控制算法的改进 46
三、控制度和采样周期的选择 49
四、用计算机实现直接数字控制的一些问题 50
五、连续系统方程的离散化 52
第七节 控制器参数工程整定 55
一、控制器参数整定的若干原则 55
二、控制器参数整定的经验方法 56
三、控制器参数整定的反应曲线法 58
四、系统的投运和维护 60
第八节 与PID控制密切相关的几类系统 62
一、二维PID控制系统 62
二、时间比例控制系统 63
三、差拍控制系统 63
四、自整定控制器 68
习题 69
第一节 串级控制系统 71
一、基本原理和结构 71
第二章 常用复杂控制系统 71
二、功能和设计准则 72
三、工程设计和实施中的一些问题 76
四、引入辅助变量的控制系统 79
第二节 均匀控制系统 80
一、基本原理和结构 80
二、控制器参数整定 82
一、基本原理和结构 83
第三节 比值控制系统 83
二、两种形式控制方案的比较 84
三、比值系数的设置 86
四、方案实施的若干问题 87
五、比值控制系统的几种变型 89
第四节 前馈控制系统 89
一、基本原理和结构 89
二、系统设计 92
三、工程实施中的一些问题 95
一、基本原理和结构 97
二、实施时的几个问题 97
第五节 分程控制系统 97
第六节 选择性控制系统 98
一、基本原理和结构 98
二、工程设计和实施时的几个问题 100
三、系统示例 101
第七节 双重控制(阀位控制)系统 105
一、基本原理和结构 105
二、系统分析 106
习题 107
第三章 先进控制系统 108
第一节 状态反馈控制 108
一、系统的描述形式 108
二、状态反馈与极点配置 112
三、状态反馈系统的工程设计 115
四、确定性系统的状态观测器 117
五、随机性系统的状态估计器 119
一、命题描述 122
第二节 动态最优控制系统 122
二、极小值原理简介 123
三、时间最短控制 124
四、线性二次型最优控制(LQR) 126
五、高斯分布下的线性二次型最优控制(LQG) 130
六、最小方差控制(MV控制) 130
第三节 预测控制系统 134
一、基本情况 134
二、动态矩阵控制(DMC)的基本算法 134
三、DMC算法的参数选择和品质分析 138
四、有约束的多变量DMC 142
五、其他的预测控制算法 143
六、DMC应用实例 144
第四节 解耦控制系统 145
一、系统间的关联和关联程度的衡量 145
二、减少与解除耦合的途径 149
三、串接解耦装置的设计 152
四、解耦控制实例 154
第五节 软测量技术和推断控制系统 156
一、软测量的意义 156
二、软测量方法 157
三、狭义的推断控制 159
四、广义的推断控制 161
第六节 适应控制系统 161
一、适应控制系统的作用和类型 161
二、简单适应控制系统 162
三、模型参考型适应控制系统 163
四、自校正调节器 165
第七节 鲁棒控制系统 166
一、对象的不确定性和系统的鲁棒性 166
二、H∞和H2范数 168
三、标准H∞控制问题 169
四、H∞控制问题的求解 171
第八节 时滞补偿控制系统 171
一、Smith预估器原理 171
二、改进方案 173
一、智能控制的发展 174
第九节 智能控制系统 174
二、模糊控制 175
三、专家规则控制 178
四、神经网络控制 181
习题 185
第一节 操作优化的命题和意义 186
一、优化的类型和命题 186
第四章 优化和综合自动化系统 186
二、操作优化的正确选点 188
三、约束条件 190
第二节 最优化方法 191
一、最优化方法的类型和算法性能的评价 191
二、求导法 193
三、线性规划(LP)法 194
四、数值搜索法 194
五、梯度法 196
六、用于复杂过程优化的逐次二次规划(SQP)法 198
七、随机优化方法 201
第三节 操作优化示例 204
一、工艺说明及优化要求 205
二、相关函数积分法--一种不需模型的优化方法 205
三、酮苯脱蜡的操作优化 207
第四节 统计过程控制(SPC) 208
一、基本概念 208
二、Shewhart控制图和？x-R图 208
三、多元投影方法 210
第五节 故障检测诊断(FDD)和容错控制 213
一、可靠性工程基本概念 213
二、故障检测和诊断的一些概念 214
三、故障检测和诊断的主要方法 215
四、过失误差检测和数据校正 219
五、工况监测系统 221
六、容错控制系统 222
一、计划和调度命题的意义 224
第六节 生产计划和调度 224
二、计划和调度的一些原则 225
三、间歇型生产过程的调度 227
第七节 综合自动化系统 230
一、综合自动化的意义 230
二、综合自动化系统的特点 232
三、现场总线和现场总线控制系统 233
四、网络化 236
习题 237
参考文献 238
下篇 过程控制 239
第五章 流体输送设备的控制 239
第一节 概述 239
第二节 泵及压缩机的控制 240
一、离心泵的控制 240
二、容积式泵的控制 242
四、真空泵的控制 243
三、风机的控制 243
五、压缩机的控制 244
六、变频调速器的应用 246
第三节 离心式压缩机的防喘振控制 246
一、离心式压缩机的喘振 246
二、防喘振控制系统 247
三、实例分析 251
习题 255
一、概述 256
第六章 传热设备的控制 256
第一节 传热设备的静态特性 256
二、换热器静态特性的基本方程式 257
三、换热器的静态放大系数 258
四、控制方案的分析及调节阀的选型 260
第二节 传热设备的动态特性 261
一、两侧流体完全混合的换热器动态特性 262
二、套管式换热器的动态方程 263
三、套管式换热器的动态特性 265
第三节 一般传热设备的控制 269
一、调节载热体流量 269
二、调节载热体的汽化温度 270
三、工艺介质分路 270
四、调节传热面积 272
第四节 复杂控制系统的应用 273
一、前馈-反馈控制 273
二、热焓控制 275
三、热量控制 276
四、选择性控制 277
第五节 锅炉设备的控制 278
一、概述 278
二、锅炉汽包水位的控制 279
三、蒸汽过热系统的控制 286
四、锅炉燃烧系统的控制 287
五、采用集散控制系统的锅炉控制实例 296
六、采用可编程控制器的锅炉控制实例 298
第六节 蒸发器的控制 300
一、蒸发器的特性 301
二、蒸发器的主控制回路 301
三、蒸发器的辅助控制回路 303
第七节 窑炉的控制 304
一、陶瓷窑炉的控制 304
二、玻璃窑炉的控制 306
三、水泥窑炉的控制 309
习题 311
第七章 精馏塔的控制 314
第一节 概述 314
一、精馏塔的控制要求 314
二、精馏塔的扰动分析 315
第二节 精馏塔的特性 316
一、物料平衡和内部物料平衡 316
二、能量平衡关系 318
四、二元物系精馏塔的动态特性 320
三、进料浓度ZF和流量F对产品质量影响 320
五、多元组分精馏塔的动态方程 325
第三节 精馏塔被控变量的选择 326
一、采用温度作为间接质量指标 326
二、采用压力补偿的温度作为间接质量指标 327
第四节 精馏塔的基本控制 329
一、产品质量开环的控制 330
二、按精馏段指标的控制 331
三、按提馏段指标的控制 332
四、精馏塔的压力控制 333
第五节 复杂控制系统在精馏塔中的应用 336
一、串级控制系统 336
二、前馈控制系统 337
三、选择性控制系统 337
第六节 精馏塔的节能控制 339
一、浮动塔压控制 340
二、能量的综合利用控制 341
四、双重控制的应用 343
三、产品质量的“卡边”控制 343
五、控制两端产品质量 344
第七节 精馏塔的先进控制 348
一、软测量和推断控制 348
二、预测控制 355
三、专家系统 359
第八节 精馏塔的计算机优化控制 363
一、精馏塔的计算机控制 363
二、精馏塔的优化控制 367
习题 371
第八章 化学反应器的控制 373
第一节 化学反应器的类型 373
第二节 化学反应的基本规律 375
一、化学反应速度 376
二、化学平衡 378
三、转化率和停留时间的关系 379
四、化学反应器的热稳定性 380
第三节 化学反应器的动态特性 382
一、化学反应器的基本方程 383
二、连续搅拌槽式反应器的动态特性 384
第四节 化学反应器的控制 389
一、取出料的成分作为被控变量 389
二、取反应过程的工艺状态参数作为被控变量 390
三、pH控制 393
四、化学反应器的推断控制 394
五、稳定外围的控制 397
六、开环不稳定反应器的控制 399
七、连续搅拌槽反应器的自适应控制 401
第五节 典型化学反应器的控制 403
一、聚合反应釜的控制 403
二、FCCU反/再系统多变量预估控制 407
三、乙烯装置裂解炉的控制 409
四、合成氨装置的主要控制系统 414
五、连续重整装置先进多变量控制策略 421
习题 423
参考文献 424