绪论 1
习题和思考题 6
1简单控制系统 7
1.1控制系统组成和控制性能指标 7
1.1.1控制系统的组成 7
1.1.2控制系统的控制性能指标 9
1.2过程动态特性和建立过程的动态模型 12
1.2.1过程动态特性 12
1.2.2过程动态模型的建立 16
1.3检测变送环节 18
1.3.1检测变送环节的性能 18
1.3.2检测变送信号的处理 20
1.4执行器环节 21
1.4.1执行器概述 21
1.4.2流量特性 23
1.4.3控制阀流量特性的选择 25
1.4.4阀门定位器的正确使用 29
1.4.5其他执行器 30
1.5控制器的控制算法 32
1.5.1模拟PID控制算法 33
1.5.2数字PID控制算法 40
1.5.3开关控制 45
1.5.4与PID控制密切相关的几类控制算法 45
1.6控制器参数整定和控制系统投运 51
1.6.1控制器参数整定原则 51
1.6.2控制器参数整定方法 52
1.6.3控制系统的投运和维护 54
习题和思考题 55
2常用复杂控制系统 57
2.1串级控制系统 57
2.1.1基本原理、结构和性能分析 57
2.1.2串级控制系统设计和工程应用中的问题 61
2.2均匀控制系统 66
2.2.1基本原理和结构 66
2.2.2控制器参数整定 67
2.3前馈控制系统 68
2.3.1基本原理、结构和性能分析 68
2.3.2前馈控制系统设计和工程应用中的问题 71
2.4比值控制系统 75
2.4.1基本原理、结构和性能分析 75
2.4.2控制方案分析 76
2.4.3比值控制系统设计和工程应用中的问题 77
2.5分程控制系统 79
2.5.1基本原理、结构和性能分析 79
2.5.2分程控制系统设计和工程应用中的问题 80
2.6选择性控制系统 81
2.6.1基本原理、结构和性能分析 81
2.6.2选择性控制系统设计和工程应用中的问题 82
2.6.3选择性控制系统与其他控制系统的结合 83
2.7双重控制系统 84
2.7.1基本原理、结构和性能分析 84
2.7.2双重控制系统设计和工程应用中的问题 85
2.8基于模型计算的控制系统 86
2.8.1根据模型计算测量值的控制系统 86
2.8.2根据模型计算设定值的控制系统 89
2.8.3非线性控制 90
习题和思考题 92
3先进控制系统 94
3.1预测控制 94
3.1.1预测控制 94
3.1.2预测控制系统实施时应注意的问题 96
3.1.3预测控制算法 97
3.2解耦控制 99
3.2.1系统关联分析和相对增益 99
3.2.2解耦控制系统设计和工程应用中的问题 101
3.3软测量和推断控制 105
3.3.1软测量技术 105
3.3.2推断控制系统 108
3.4自适应控制 109
3.4.1自适应控制系统的基本结构和基本类型 109
3.4.2过程辨识的实验方法 110
3.4.3简单自适应控制系统 111
3.4.4自整定控制器 111
3.4.5自校正控制器 112
3.4.6模型参考自适应控制系统 113
3.5时滞补偿控制 115
3.5.1史密斯预估补偿控制 115
3.5.2其他时滞补偿控制系统 117
3.6智能控制 120
3.6.1智能控制概述 120
3.6.2专家系统 121
3.6.3模糊控制 123
3.6.4神经网络控制 127
3.7监督控制 130
3.7.1监督控制概述 130
3.7.2操作优化控制 130
3.7.3统计过程控制 132
3.8故障检测诊断与容错控制 135
3.8.1故障检测和诊断 135
3.8.2工况监测控制 137
3.8.3容错控制 138
3.9综合自动化 139
3.9.1企业信息化系统 139
3.9.2网络化 142
3.9.3现场总线和现场总线控制系统 143
3.9.4无线通信 146
3.9.5功能安全 147
3.9.6数据校正和数据融合 148
习题和思考题 150
4流体输送设备的控制 152
4.1泵和压缩机的基本控制 152
4.1.1离心泵的控制 152
4.1.2容积式泵的控制 153
4.1.3风机的控制 154
4.1.4压缩机的控制 155
4.2离心压缩机的防喘振控制 156
4.2.1离心压缩机的喘振 156
4.2.2离心压缩机防喘振控制系统的设计和应用时的注意事项 157
4.2.3实例分析 161
4.3变频调速技术的应用 163
4.3.1概述 163
4.3.2离心风机的变频调速 163
4.3.3离心式水泵的变频调速 165
习题和思考题 165
5传热设备的控制 167
5.1传热设备的特性 167
5.1.1热量传递方式 167
5.1.2换热器静态特性 168
5.2一般传热设备的控制 170
5.2.1一般传热设备的基本控制 171
5.2.2一般传热设备的复杂控制 172
5.3锅炉设备的控制 173
5.3.1锅炉汽包水位的控制 173
5.3.2蒸汽过热系统的控制 176
5.3.3锅炉燃烧控制系统 177
5.3.4单元机组的协调控制系统 180
5.4加热炉的控制 183
5.4.1加热炉的简单控制 183
5.4.2加热炉的复杂控制 183
5.4.3加热炉的安全联锁保护系统 184
5.5蒸发器的控制 185
5.5.1蒸发器的特性 185
5.5.2蒸发器的控制 185
5.6工业窑炉的控制 186
5.6.1陶瓷窑炉的控制 186
5.6.2玻璃熔窑的控制 188
5.6.3水泥窑炉的控制 190
习题和思考题 191
6精馏塔的控制 193
6.1概述 193
6.1.1精馏塔的控制要求 193
6.1.2精馏塔的扰动分析 194
6.2精馏塔的特性 195
6.2.1物料平衡和内部物料平衡 195
6.2.2能量平衡 196
6.2.3进料浓度ZF和流量F对产品质量的影响及控制策略 197
6.3精馏塔的基本控制 199
6.3.1精馏塔的被控变量 199
6.3.2精馏塔的基本控制 200
6.4复杂控制系统在精馏塔中的应用 203
6.4.1串级控制 204
6.4.2前馈-反馈控制 204
6.4.3选择性控制 204
6.4.4节能控制 207
6.5先进控制系统在精馏塔中的应用 213
6.5.1软测量和推断控制 213
6.5.2预测控制 215
6.5.3优化控制 218
习题和思考题 225
7化学反应器的控制 226
7.1概述 226
7.1.1化学反应器的类型和控制要求 226
7.1.2化学反应器的特性 227
7.2化学反应器的控制 233
7.2.1出料成分的控制 233
7.2.2反应过程工艺状态参数作为间接被控变量 233
7.2.3 pH控制 234
7.2.4化学反应器的推断控制 235
7.2.5稳定外围的控制 236
7.2.6开环不稳定反应器的控制 237
习题和思考题 239
8典型工业生产过程的控制 240
8.1合成氨过程的控制 240
8.1.1变换炉的控制 240
8.1.2转化炉水碳比控制 241
8.1.3合成塔的控制 241
8.2间歇过程的控制 243
8.2.1间歇过程的特点 243
8.2.2间歇过程的控制 247
8.2.3生产计划和调度 250
8.3常减压过程的控制 254
8.3.1常减压过程的特点 254
8.3.2常减压塔的控制 254
8.4催化裂化过程的控制 256
8.4.1催化裂化过程的特点 256
8.4.2催化裂化过程的控制 257
8.5乙烯过程的控制 260
8.5.1乙烯裂解过程的特点 260
8.5.2乙烯裂解过程的控制 261
8.5.3分离过程的控制 265
8.6聚合过程的控制 265
8.6.1聚合过程的特点 265
8.6.2聚合过程的控制 266
8.7生化过程的控制 273
8.7.1生化过程的特点 273
8.7.2生化过程的控制 275
8.8制浆造纸过程的控制 278
8.8.1制浆造纸过程的特点 278
8.8.2制浆造纸过程的控制 279
8.9冶金过程的控制 283
8.9.1转炉炼钢过程的控制 283
8.9.2初轧生产过程的控制 286
习题和思考题 288
附录 管道仪表流程图的设计符号 289
参考文献 292