第1篇 过程控制系统 1
第1章 单回路反馈控制系统 1
1.1 单回路系统的结构组成 1
1.2 被控变量的选择 3
1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 4
1.3.1 干扰通道特性对控制质量的影响 5
1.3.2 控制通道特性对控制质量的影响 8
1.3.3 操纵变量的选择 11
1.4 控制阀的选择 11
1.4.1 控制阀口径大小的选择 12
1.4.2 控制阀开、闭形式的选择 12
1.4.3 控制阀流量特性的选择 13
1.4.4 控制阀结构形式的选择 17
1.4.5 阀门定位器的选用 17
1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 18
1.5.1 测量滞后的影响 18
1.5.2 信号传送滞后的影响 19
1.5.3 克服测量、传送滞后的办法 20
1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择 21
1.6.1 控制器参数对系统静态误差的影响 22
1.6.2 控制器参数对系统动态误差的影响 23
1.6.3 控制规律的选择 24
1.7 系统的关联及其消除方法 24
1.7.1 系统关联及其影响 24
1.7.2 分析系统关联的方法 24
1.7.3 削弱或消除系统间关联的方法 27
1.8 单回路系统的投运和整定 27
1.8.1 控制系统的投运 28
1.8.2 控制系统的整定 29
本章思考题及习题 33
第2章 串级控制系统 36
2.1 概述 36
2.2 串级控制系统的实施 39
2.2.1 用电动Ⅲ型、仪表构成串级控制方案 39
2.2.2 串级控制系统的实施 40
2.3 串级控制系统的投运和整定 42
2.3.1 串级控制系统的投运 42
2.3.2 串级控制系统的工程整定方法 42
2.4 串级控制系统的特点 43
2.5 串级系统副回路的设计 48
本章思考题及习题 55
第3章 比值控制系统 57
3.1 概述 57
3.2 比值控制系统的类型 57
3.2.1 开环比值控制系统 57
3.2.2 单闭环比值控制系统 57
3.2.3 双闭环比值控制系统 59
3.2.4 其他类型的比值控制 59
3.3 比值系数的计算 62
3.3.1 流量与测量信号呈线性关系时的计算 62
3.3.2 流量与测量信号呈非线性关系时的计算 63
3.4 比值控制方案的实施 63
3.4.1 两类实施方案 64
3.4.2 比值控制方案实施举例 64
3.4.3 比值控制系统中非线性环节的影响 67
3.4.4 比值控制系统中的信号匹配问题 68
3.5 比值控制系统的投运与整定 70
3.6 比值控制系统的其他问题 70
3.6.1 流量测量中的压力、温度的校正 70
3.6.2 主、副流量的动态比值问题 71
3.6.3 具有逻辑规律的比值控制 73
3.6.4 副流量供料不足时的自动配比 73
3.6.5 主动量与从动量的选择 74
本章思考题及习题 74
第4章 均匀控制系统 77
4.1 均匀控制问题的提出及特点 77
4.2 均匀控制方案 78
4.2.1 常用的几种结构形式 78
4.2.2 控制规律的选择 80
4.2.3 参数整定 80
4.3 均匀控制系统的理论分析 81
4.4 其他需要说明的问题 83
4.4.1 气体压力与流量的均匀控制 83
4.4.2 实现均匀控制的其他方法 83
本章思考题及习题 83
第5章 前馈控制系统 84
5.1 前馈控制系统的特点 84
5.2 前馈控制系统的几种主要结构形式 85
5.2.1 单纯的前馈控制系统 85
5.2.2 前馈-反馈控制系统 87
5.2.3 前馈-串级控制系统 88
5.3 前馈控制规律的实施 89
5.4 前馈控制系统的应用 90
5.5 前馈控制系统的参数整定 92
5.5.1 Kf的整定 92
5.5.2 T1、T2的整定 93
5.6 多变量前馈控制 94
5.6.1 由工艺机理建立多变量前馈控制模型 95
5.6.2 以线性叠加为基础建立多变量前馈控制方程 96
5.6.3 多输入-多输出的多变量前馈控制系统 97
本章思考题及习题 99
第6章 选择性控制系统 101
6.1 概述 101
6.2 选择性控制系统的类型及应用 102
6.2.1 开关型选择性控制系统 102
6.2.2 连续型选择性控制系统 104
6.2.3 混合型选择性控制系统 106
6.3 选择性控制系统的设计 107
6.4 积分饱和及其防止措施 108
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性 108
6.4.2 抗积分饱和措施 109
本章思考题及习题 109
第7章 分程及阀位控制系统 111
7.1 分程控制系统 111
7.1.1 概述 111
7.1.2 分程控制的应用场合 112
7.1.3 分程控制系统控制器参数的整定 115
7.1.4 分程阀总流量特性的改善 115
7.2 阀位控制系统 120
7.2.1 概述 120
7.2.2 阀位控制系统的应用 121
7.2.3 阀位控制系统的设计及整定 122
本章思考题及习题 123
第8章 非线性控制系统 126
8.1 线性过程的非线性控制 126
8.1.1 液位的非线性控制 126
8.1.2 线性过程的其他非线性控制 128
8.2 非线性过程的非线性控制 129
8.2.1 pH控制过程的非线性控制 129
8.2.2 反应器的非线性控制 131
本章思考题及习题 132
第9章 新型控制系统 133
9.1 纯滞后补偿控制系统 133
9.1.1 纯滞后补偿原理 133
9.1.2 纯滞后补偿控制的效果 133
9.1.3 史密斯补偿的实现 134
9.2 按计算指标及推断控制系统 136
9.2.1 按计算指标的控制系统 136
9.2.2 推断控制系统 140
9.3 解耦控制系统 143
9.3.1 关联系统解耦条件 144
9.3.2 解耦控制方案 144
9.3.3 解耦控制应用实例 147
9.4 预测控制系统 149
9.4.1 模型算法控制（MAC） 149
9.4.2 动态矩阵控制 151
本章思考题及习题 153
第2篇 过程控制工程 156
第10章 流体输送设备的控制 156
10.1 泵的常规控制 157
10.1.1 离心泵的控制方案 157
10.1.2 容积式泵的控制方案 159
10.2 压缩机的常规控制方案 160
10.3 离心式压缩机的防喘振控制 161
10.3.1 喘振现象及原因 161
10.3.2 防喘振控制系统 162
10.3.3 压缩机串、并联运行及防喘振控制 167
10.4 压缩机紧急停车系统 168
10.5 长输管线的控制 172
本章思考题及习题 174
第11章 传热设备的控制 175
11.1 概述 175
11.1.1 传热设备的类型 175
11.1.2 传热设备的控制要求 176
11.2 传热设备的特性 176
11.2.1 传热设备的静态特性 176
11.2.2 传热设备的动态特性 178
11.3 一般传热设备的控制 180
11.3.1 换热器的控制 180
11.3.2 蒸汽加热器的控制 181
11.3.3 冷凝冷却器的控制 182
11.4 锅炉设备的控制 183
11.4.1 概述 183
11.4.2 锅炉汽包水位的控制 184
11.4.3 蒸汽过热系统的控制 189
11.4.4 锅炉燃烧过程的控制 189
11.5 加热炉的控制 193
11.5.1 采用压力平衡式控制阀（浮动阀）的控制 193
11.5.2 特殊温度-流量串级控制系统 194
11.6 蒸发器的控制 194
11.6.1 蒸发器产品浓度的控制 194
11.6.2 蒸发器其他相关参数的控制 195
本章思考题及习题 196
第12章 精馏塔的控制 198
12.1 概述 198
12.1.1 精馏原理 198
12.1.2 精馏塔的主要干扰因素 198
12.1.3 精馏塔的控制要求 198
12.2 精馏塔的特性 199
12.2.1 精馏塔的静态特性 199
12.2.2 精馏塔的动态特性 200
12.3 精馏塔被控变量的选择 201
12.3.1 采用产品成分作为直接质量指标 201
12.3.2 采用温度作为间接质量指标 202
12.3.3 用压力补偿的温度参数作为间接指标 202
12.4 精馏塔的整体控制方案 205
12.4.1 传统的物料平衡控制 205
12.4.2 质量指标反馈控制 205
12.4.3 按两端质量指标控制 207
12.4.4 串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏塔中的应用 208
12.4.5 精馏塔塔压的控制 209
12.5 精馏塔的新型控制方案 210
12.5.1 内回流、热焓控制 211
12.5.2 解耦控制 211
12.5.3 推断控制 211
12.5.4 精馏塔的节能控制 211
12.5.5 精馏塔的最优控制 214
本章思考题及习题 216
第13章 化学反应器的控制 218
13.1 概述 218
13.1.1 化学反应器的类型 218
13.1.2 化学反应器的控制要求 219
13.2 反应器的特性 220
13.3 反应器的热稳定性分析 221
13.3.1 反应器静态工作点的热稳定性 222
13.3.2 开环不稳定、闭环稳定的条件 222
13.4 反应器的基本控制方案 224
13.4.1 反应器的温度控制 224
13.4.2 反应器的进料流量控制 227
13.4.3 反应器的压力控制 227
13.5 反应器的新型控制方案 228
13.5.1 聚合釜的温度-压力串级控制系统 228
13.5.2 具有压力补偿的反应釜温度控制 228
13.5.3 变换炉的最优控制 229
13.5.4 连续搅拌槽反应器的自适应控制 230
13.5.5 乙烯裂解炉的先进控制 231
本章思考题及习题 234
第14章 间歇生产过程控制 236
14.1 间歇生产过程的特点 237
14.1.1 不连续性 237
14.1.2 非稳态 237
14.1.3 不确定性 237
14.1.4 共享资源处理 237
14.1.5 配方（Recipe）及其管理 238
14.2 间歇生产过程的控制 239
14.2.1 间歇生产过程的控制要求 239
14.2.2 间歇过程的控制功能 239
14.2.3 间歇过程的控制模型 242
14.2.4 间歇过程的控制表述方式 242
14.2.5 间歇过程的安全联锁系统 243
14.2.6 间歇过程控制系统的选型 243
14.3 间歇生产过程的操作和调度优化 243
14.3.1 间歇生产过程的优化操作 243
14.3.2 间歇生产过程的调度优化 244
本章思考题及习题 247
参考文献 248