過程控制工程

內(nèi)容概要

　　《高等學(xué)校教材：過程控制工程（第4版）》第一版于1992年獲得第二屆普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材全國優(yōu)秀獎(jiǎng)，《過程控制工程》第二版于2002年獲得全國普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，《過程控制工程》第三版被評為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材并榮獲2011年上海市普通高校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。由俞金壽教授主持的“過程控制工程”課程于2009年被評為國家精品課程?！　”緯诜治鲞^程穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，主要討論了簡單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)、適用場合、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用等問題，并闡述了過程工業(yè)（石化、化工、輕工、醫(yī)藥等）生產(chǎn)過程中典型單元操作的控制方案，還介紹了典型工業(yè)生產(chǎn)過程（合成氨過程、常減壓過程、催化裂化過程、乙烯過程、聚合過程、生化過程、制漿造紙過程和冶金過程）的控制。本書的特點(diǎn)是基本理論與新的發(fā)展并重，理論與實(shí)際結(jié)合，內(nèi)容切合信息時(shí)代的需要，并力求深入淺出，著重物理概念?！　　陡叩葘W(xué)校教材：過程控制工程（第4版）》可作為過程控制課程的教材、繼續(xù)教育教材或參考書，還可供從事過程控制的自動(dòng)化工作者和高校師生參考。

書籍目錄

緒論 0.1過程控制技術(shù)的發(fā)展與趨勢 0.2 當(dāng)前過程控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點(diǎn) 0.3 過程控制工程的研究對象與任務(wù) 第1章過程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 1.1過程動(dòng)態(tài)特性 1.1.1 典型過程動(dòng)態(tài)特性 1.1.2過程特性對控制性能指標(biāo)的影響 1.2過程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型概論 1.2.1 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的作用和要求 1.2.2建立數(shù)學(xué)模型的基本方法 1.3機(jī)理建模方法 1.3.1 動(dòng)態(tài)方程的一般列寫方法 1.3.2機(jī)理模型建立的示例 1.4系統(tǒng)辨識概述 1.4.1辨識的定義 1.4.2辨識算法的基本原理 1.4.3 辨識的內(nèi)容和步驟 1.5非參數(shù)模型辨識方法 1.5.1 階躍響應(yīng)法 1.5.2脈沖響應(yīng)法 1.6最小二乘類系統(tǒng)辨識方法 1.6.1基本概念 1.6.2最小二乘問題的提法 1.6.3 最小二乘問題的解 1.6.4最小二乘參數(shù)估計(jì)的遞推算法 習(xí)題和思考題 第2章簡單控制系統(tǒng) 2.1 控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo) 2.1.1 控制系統(tǒng)的組成 2.1.2控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo) 2.2檢測變送環(huán)節(jié) 2.2.1檢測變送原理 2.2.2檢測變送環(huán)節(jié)的性能 2.2.3檢測變送器的選擇原則 2.2.4對檢測變送信號的處理 2.3控制閥的選擇 2.3.1 結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇 2.3.2 口徑大小及控制閥作用方式的選擇 2.3.3 控制閥的流量特性 2.3.4控制閥流量特性的選擇 2.3.5 閥門定位器的選擇 2.3.6其他執(zhí)行器 2.4控制器的控制算法 2.4.1 連續(xù)PID控制算法 2.4.2 離散PID控制算法 2.4.3雙位控制 2.5控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定 2.5.1控制器控制規(guī)律選擇 2.5.2控制器的參數(shù)整定若干原則 2.5.3控制器參數(shù)工程整定法 2.5.4控制系統(tǒng)的投運(yùn) 2.6簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例——干燥器溫度控制 2.6.1控制方案設(shè)計(jì) 2.6.2過程檢測控制儀表的選用 習(xí)題和思考題 第3章復(fù)雜控制系統(tǒng) 3.1 串級控制系統(tǒng) 3.1.1 串級控制系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu) 3.1.2 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 3.1.3 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1.4 串級控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定及投運(yùn) 3.1.5 串級控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 3.2比值控制系統(tǒng) 3.2.1基本原理和結(jié)構(gòu) 3.2.2比值系數(shù)的計(jì)算 3.2.3 比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題 3.2.4比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn) 3.2.5 比值控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 3.3均勻控制系統(tǒng) 3.3.1 均勻控制系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu) 3.3.2 均勻控制系統(tǒng)控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定 3.4前饋控制系統(tǒng) 3.4.1 基本原理 3.4.2前饋控制的主要結(jié)構(gòu)形式 3.4.3前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工程實(shí)施中若干問題 3.4.4前饋控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定 3.4.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例 3.5選擇性控制系統(tǒng) 3.5.1 基本原理和結(jié)構(gòu) 3.5.2選擇性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題 3.5.3選擇性控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 3.6分程控制系統(tǒng) 3.6.1 不同工況需要不同的控制手段 3.6.2擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍 3.7雙重控制系統(tǒng) 3.7.1 基本原理和結(jié)構(gòu) 3.7.2雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題 3.7.3 雙重控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 3.8基于模型計(jì)算的控制系統(tǒng) 3.8.1質(zhì)量流量的控制 3.8.2 具有壓力補(bǔ)償?shù)臏囟瓤刂?習(xí)題和思考題 第4章流體輸送設(shè)備的流量控制 4.1 概述 4.2泵與壓縮機(jī)的流量控制 4.2.1 離心泵的流量控制 4.2.2容積式泵的流量控制 …… 第5章傳熱設(shè)備的控制 第6章精餾塔的控制 第7章化學(xué)反應(yīng)器的控制 第8章先進(jìn)控制技術(shù) 第9章工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控與操作優(yōu)化 第10章典型工業(yè)生產(chǎn)過程的控制 附錄1工程設(shè)計(jì)表達(dá)與圖例符號規(guī)定 附錄2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件目錄 附錄3自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   由于檢測元件直接與被測或被控介質(zhì)接觸，因此，在選擇檢測元件時(shí)應(yīng)首要考慮該元件能否適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程中的高低溫、高壓、腐蝕性、粉塵和爆炸性環(huán)境；能否長期穩(wěn)定運(yùn)行；其次，應(yīng)考慮檢測元件的精確度和響應(yīng)的快速性等。除了這些選擇檢測元件和變送器的要求外，還應(yīng)考慮檢測元件和變送器的線性特性等。 儀表的精確度影響檢測變送環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。應(yīng)合理選擇儀表的精確度，以滿足工藝檢測和控制要求為原則。檢測變送儀表的量程應(yīng)滿足讀數(shù)誤差的精確度要求，同時(shí)應(yīng)盡量選用線性特性。儀表量程大則Km小，而儀表量程小則Km大。 檢測元件和變送器增益Km的線性度與整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)輸入輸出的線性度有關(guān)，當(dāng)控制回路的前向增益足夠大時(shí)，整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)輸入輸出的增益是Km的倒數(shù)。例如，采用孑L板和差壓變送器檢測變送流體的流量時(shí)，由于差壓與流量之問的非線性，造成流量控制回路呈現(xiàn)非線性，并使整個(gè)控制系統(tǒng)開環(huán)增益非線性。 相對于過程的時(shí)間常數(shù)，大多數(shù)檢測變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)是較小的。但成分檢測變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)和時(shí)滯會(huì)很大；氣動(dòng)儀表的時(shí)間常數(shù)較電動(dòng)儀表要大；采用保護(hù)套管溫度計(jì)檢測溫度要比直接與被測介質(zhì)接觸檢測溫度有更大的時(shí)間常數(shù)。此外，應(yīng)考慮時(shí)間常數(shù)隨過程運(yùn)行而變化的影響。例如，由于保護(hù)套管結(jié)垢，造成時(shí)間常數(shù)增大，保護(hù)套管磨損，造成時(shí)間常數(shù)減小等。對檢測變送環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)的考慮主要應(yīng)根據(jù)檢測變送、被控對象和執(zhí)行器三者時(shí)間常數(shù)的匹配，即增大最大時(shí)間常數(shù)與次大時(shí)間常數(shù)之間的比值。 減小時(shí)間常數(shù)的措施包括檢測點(diǎn)位置的合理選擇；選用小慣性檢測元件；縮短氣動(dòng)管線長度，減小管徑；正確使用微分單元；選用繼動(dòng)器等放大元件等。為了增大最大時(shí)間常數(shù)與次大時(shí)間常數(shù)之間的比值，對于快速響應(yīng)的被控對象，例如，流量、壓力等，有時(shí)需要增大檢測變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，常用的措施有合理選用微分單元（反微分）；并聯(lián)大容量的電容或氣容；串聯(lián)阻容濾波環(huán)節(jié)等。 檢測變送環(huán)節(jié)中時(shí)滯產(chǎn)生的原因是檢測點(diǎn)與檢測變送儀表之間有一定的傳輸距離L，而傳輸速度w也有制約，因此，產(chǎn)生時(shí)滯傳輸速度w并非被測介質(zhì)的流體流速，例如，孔板檢測流量時(shí)，流體流速是流體在管道中的流動(dòng)速度，而檢測元件孔板檢測的信號是孔板兩端的差壓，因此，檢測變送環(huán)節(jié)的傳輸速度是差壓信號的傳輸速度，對不可壓縮的流體，該信號的傳輸速度是極快的。但對于成分的檢測變送。由于檢測點(diǎn)與檢測變送儀表之間有距離Z，被檢測介質(zhì)經(jīng)采樣管線送達(dá)儀表有流速w，因此，存在時(shí)滯。 減小時(shí)滯的措施包括選擇合適的檢測點(diǎn)位置，減小傳輸距離l；選用增壓泵、抽氣泵等裝置，提高傳輸速度w。在考慮時(shí)滯影響時(shí)，應(yīng)考慮時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)之比，而不應(yīng)只考慮時(shí)滯的大小，應(yīng)減少時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)的比值。 相對于流量、壓力、物位等過程變量的檢測變送，過程成分等物性數(shù)據(jù)的檢測變送有較大的時(shí)滯，有時(shí)溫度檢測變送的時(shí)間常數(shù)較大，應(yīng)充分考慮它們的影響。 2.2.4對檢測變送信號的處理 檢測變送信號的數(shù)據(jù)處理包括信號補(bǔ)償、線性化、信號濾波、數(shù)學(xué)運(yùn)算、信號報(bào)警和數(shù)學(xué)變換等。 一、信號補(bǔ)償 熱電偶檢測溫度時(shí)，由于產(chǎn)生的熱電勢不僅與熱端溫度有關(guān)，也與冷端溫度有關(guān)，因此需要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償；熱電阻到檢測變送儀表之間的距離不同，所用連接導(dǎo)線的類型和規(guī)格不同，線路電阻不同，需要進(jìn)行線路電阻補(bǔ)償；氣體流量檢測時(shí)，若檢測點(diǎn)溫度、壓力與設(shè)計(jì)值不一致，需要進(jìn)行溫度和壓力的補(bǔ)償；精餾塔內(nèi)介質(zhì)成分與溫度、塔壓有關(guān)，正常操作時(shí)，塔壓保持恒定，可直接用溫度進(jìn)行控制，當(dāng)塔壓變化時(shí)，需要用塔壓對溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)取?/pre>




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