第1章 绪论 1
1.1控制理论与工程的发展 1
1.2工业过程常用控制装置和现场总线 5
工业过程常用控制装置 6
现场总线 6
1.3控制系统的性能指标 10
稳态与动态 10
控制系统的过渡过程 11
控制系统的性能指标 11
第2章 工业过程数学模型 14
2.1工业过程稳态数学模型 14
机理建模 14
经验建模 16
机理与经验的组合建模 17
2.2工业过程动态数学模型概论 18
动态数学模型的作用和要求 18
动态数学模型的类型 19
典型过程动态特性 20
建立动态数学模型的途径 22
2.3工业过程动态机理模型 24
动态数学模型的一般列写方法 24
串接液位贮槽的数学模型 24
换热器的数学模型 26
二元物系精馏塔的数学模型 27
连续搅拌槽式反应器的数学模型 32
2.4过程辨识与参数估计 34
阶跃响应法 34
脉冲响应法 35
第3章 常用复杂控制系统 36
3.1串级控制系统 36
串级控制系统的基本原理和结构 36
串级控制系统的特点 38
串级控制系统的设计 40
串级控制系统控制器参数整定及投运 41
串级控制系统应用实例 42
3.2比值控制系统 42
基本原理和结构 42
比值系数的计算 44
比值控制系统设计和工程应用中的问题 46
比值控制系统的参数整定和投运 46
比值控制系统应用实例 46
3.3均匀控制系统 48
均匀控制系统的基本原理和结构 48
均匀控制系统的控制规律的选择及参数整定 49
3.4前馈控制系统 50
基本原理 50
前馈-反馈控制系统 51
前馈控制系统的设计及工程实施中的若干问题 52
前馈控制系统的投运和参数整定 53
前馈控制系统的应用实例 53
3.5选择性控制系统 54
基本原理和结构 54
选择性控制系统设计和工程应用中的问题 56
3.6分程控制系统 57
不同工况需要不同的控制手段 58
扩大控制阀的可调范围 59
3.7双重控制系统 59
基本原理和结构 59
双重控制系统设计和工程应用中的问题 60
双重控制系统应用实例 61
3.8差拍控制系统 61
差拍控制系统 61
达林控制算法 62
V.E.控制算法 63
第4章 推断控制 65
4.1简单推断控制 65
内回流控制 65
热焓控制 66
流化床干燥器湿含量推断控制 67
4.2推断控制系统 68
推断控制系统 68
推断反馈控制系统 70
4.3输出可测条件下的推断控制 71
系统组成 71
模型误差对系统性能的影响 72
4.4应用实例 73
脱丁烷塔的推断控制 73
丙烯精馏塔的非线性推断控制系统 75
第5章 软测量技术 77
5.1软测量技术概论 78
机理分析与辅助变量的选择 78
数据采集和处理 78
软测量模型的建立 79
软测量模型的在线校正 79
5.2软测量建模方法——回归分析 80
多元线性和逐步回归 80
主元分析和主元回归（PCA、PCR） 82
部分最小二乘法（PLS） 83
小结 84
5.3软测量建模方法——人工神经网络 85
BP网络 85
RBF网络 88
5.4软测量建模方法——基于核函数方法 93
支持向量机软测量建模 93
Kernel PCR软测量建模 94
Kernel PLS软测量建模 95
混合核函数方法及其在软测量建模中的应用 96
5.5软测量工程设计 98
软测量的设计步骤 98
过程数据预处理 99
数据校正 101
模型校正 103
5.6工业应用实例 103
第6章 基于模型的预测控制 106
6.1预测控制的发展 106
6.2预测控制的基本原理 107
6.3模型算法控制（MAC） 110
预测模型 110
反馈校正 111
设定值与参考轨迹 112
最优控制作用 112
MAC在实施中应注意的若干问题 113
6.4动态矩阵控制（DMC） 114
预测模型 114
反馈校正 116
滚动优化 116
6.5预测函数控制 117
6.6预测控制软件包 120
预测控制软件包的发展 121
IDCOM-M控制器 122
先进控制软件SMCA 123
Honeywell先进控制技术 126
DMCplus先进控制软件 129
6.7预测控制应用 135
先进控制软件包应用 135
延迟焦化装置先进控制 136
模型预测控制在空分装置上的应用 141
第7章 解耦控制系统 146
7.1系统的关联分析 146
系统的关联分析 146
相对增益 147
动态相对增益 149
7.2减少与解除耦合途径 151
被控变量与操纵变量间正确匹配 151
控制器的参数整定 152
减少控制回路 152
串接的解耦控制 153
模式控制 154
7.3串接解耦控制 155
对角线矩阵法 155
单位矩阵法 155
前馈补偿法 156
设计中的有关问题 156
7.4工业应用实例 157
第8章 纯滞后补偿控制系统 161
8.1纯滞后对控制质量的影响 161
8.2史密斯预估补偿控制方案 162
基本原理和结构 162
史密斯预估补偿控制实施中若干问题 163
应用示例 164
8.3改进史密斯预估补偿控制 165
增益自适应补偿控制 166
大纯滞后过程的双控制器方案 166
8.4观测补偿器控制方案 169
观测补偿控制方案一 169
观测补偿控制方案二 170
观测补偿控制方案三 172
实施中的几个问题 173
应用实例 173
8.5内部模型控制（IMC） 174
内部模型控制的基本结构 174
内部模型控制器的设计 175
带滤波器的内模控制系统的设计 176
内部模型控制的一般结构 178
第9章 自适应控制和鲁棒控制 179
9.1简单自适应控制系统 179
依据偏差来自动调整控制算法 179
依据扰动来自动调整控制算法 180
自整定调节器 180
9.2模型参考型自适应控制系统 183
参数最优化方法 183
基于李雅普诺夫稳定性理论的方法 185
9.3自校正控制系统 186
自校正控制器 187
炼油厂蒸馏塔的自校正控制系统 190
结束语 191
9.4鲁棒控制 191
引言 191
鲁棒调节器设计方法 192
H∞控制 194
第10章 状态反馈控制 199
10.1状态空间分析基础 199
10.2状态反馈和极点配置 202
状态反馈的概念 202
状态反馈控制的极点任意配置设计方法 203
10.3 PID控制与状态反馈控制 206
10.4状态反馈控制系统的频率域设计方法 209
10.5工业应用实例 211
第11章 网络控制系统 214
11.1网络控制系统结构 214
引言 214
网络控制系统结构类型 215
11.2网络控制系统中的基本问题 216
时延 216
包传输（丢包、单包与多包） 217
通信带宽限制 217
控制质量（Quality-of-Control，QoC） 218
实时调度 218
11.3网络控制系统设计 220
概述 220
系统组成 220
数据采集系统 221
速压控制系统及位置控制系统 222
11.4网络控制系统的主要研究方向 224
网络控制系统建模与稳定性分析 224
基于模型的网络控制设计 224
网络控制系统协同设计方法 225
交换式以太网 226
无线网络控制系统 227
网络控制系统仿真（TrueTime、NS） 227
周期性控制与基于事件的控制 228
11.5网络控制系统应用实例 228
第12章 智能控制 232
12.1模糊控制 232
模糊控制系统的基本结构 233
模糊控制的数学基础 234
模糊控制器的设计 239
模糊PID控制器 244
12.2神经网络控制 246
人工神经元和人工神经网络 247
典型神经网络 248
神经网络建模 250
神经网络控制 252
12.3专家系统 253
专家系统 254
专家控制 256
专家控制系统应用示例 259
第13章 故障检测诊断和容错控制 262
13.1故障检测和诊断的基本概念 262
13.2故障检测和诊断的主要方法 263
基于解析模型的故障诊断方法 264
基于信号的故障诊断方法 265
基于知识的故障诊断方法 266
基于SVM技术的故障检测与诊断 270
13.3极具潜力的研究问题 271
13.4故障检测与诊断的应用 273
酮苯脱蜡过程中滤机的状态 273
酮苯脱蜡过程滤机的状态切换 274
滤机运行异常工况的诊断 275
酮苯脱蜡滤机异常工况诊断系统的实现 278
13.5容错控制及应用 279
容错控制设计的主要方法 280
容错控制的应用 285
第14章 典型工业生产过程的先进控制 290
14.1合成氨过程先进控制 290
变换炉的控制 290
转化炉水／碳比控制 291
合成塔的控制 292
合成氨优化控制 294
14.2常减压过程先进控制 296
加热炉的广义预测控制 296
常压蒸馏塔多变量预测控制 297
减压精馏塔智能多变量控制系统 301
14.3催化裂化过程先进控制 303
催化裂化装置多变量预测控制 303
反再系统专家控制系统 305
催化裂化装置故障诊断系统 307
14.4乙烯生产过程先进控制 312
裂解过程的控制 312
乙烯精馏塔控制 315
乙炔加氢反应器控制 319
14.5生化过程先进控制 321
生化过程参数的软测量 322
青霉素发酵过程控制 323
啤酒发酵过程控制 324
典型生化过程的计算机控制 325