過(guò)程控制工程

內(nèi)容概要

過(guò)程控制工程是控制科學(xué)與控制工程學(xué)科中的重要知識(shí)領(lǐng)域，是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修課程之一。本書是在原《化工過(guò)程控制工程》和《工業(yè)過(guò)程控制工程》教材基礎(chǔ)上進(jìn)行重新編寫的。    全書共分14章，每章末都附有練習(xí)題。本書從內(nèi)容上全書可分成三大部分：第一部分是過(guò)程控制工程的基礎(chǔ)知識(shí)，包括第1～8章，內(nèi)容有過(guò)程控制概論，過(guò)程機(jī)理和經(jīng)驗(yàn)建模，反饋控制，前饋控制和比值控制，串級(jí)、均勻、非線性增益補(bǔ)償、選擇性和分程控制，多回路控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；第二部分是先進(jìn)控制技術(shù)，包括第9、10、14章，內(nèi)容有基于模型的控制方法，過(guò)程監(jiān)督控制和計(jì)算機(jī)綜合集成控制；第三部分是過(guò)程控制工程應(yīng)用示例，包括第11、12、13章，內(nèi)容有間歇過(guò)程控制、傳熱設(shè)備的控制以及精餾塔的控制。    本書可作為自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生或研究生的教材，也可供在煤油、石油化工、化工、冶金、電力、輕工等領(lǐng)域從事工業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制工程的技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1  過(guò)程控制概論  1.1  控制系統(tǒng)的組成與目標(biāo)    1.1.1  控制系統(tǒng)的由來(lái)    1.1.2  控制系統(tǒng)的組成    1.1.3  過(guò)程控制的術(shù)語(yǔ)與目標(biāo)  1 2  控制儀表與控制裝置    1.2.1  單元組合控制儀表    1.2.2  計(jì)算機(jī)控制裝置  1.3  過(guò)程控制策略    1.3.1  反饋控制    1.3.2  前饋控制  1.4  反饋控制系統(tǒng)的分類  思考題與習(xí)題12  基于過(guò)程動(dòng)力學(xué)的機(jī)理建模  2.1  過(guò)程建模的目的和方法  2.2  機(jī)理建模    2.2.1  機(jī)理法建模的步驟    2.2.2  常用的方程  2.3  典型過(guò)程的動(dòng)態(tài)建模    2.3.1  液體儲(chǔ)罐的動(dòng)態(tài)模型    2.3.2  串聯(lián)液體儲(chǔ)罐的動(dòng)態(tài)模型    2.3.3  氣體壓力儲(chǔ)罐的動(dòng)態(tài)模型    2.3.4  夾套式換熱器的動(dòng)態(tài)模型    2.3.5  管式換熱器的動(dòng)態(tài)模型    2.3.6  化學(xué)反應(yīng)器的動(dòng)態(tài)模型  思考題與習(xí)題23  基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)建模  3.1  階躍響應(yīng)建模    3 1.1  階躍響應(yīng)的獲取    3.1.2  由階躍響應(yīng)確定近似傳遞函數(shù)    3.1.3  脈沖響應(yīng)方法  3.2  回歸建模方法    3.2.1  線性回歸建模    3.2.2  離散時(shí)間模型及其辨識(shí)    3.2.3  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模  思考題與習(xí)題34  反饋控制  4.1  控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)    4.1.1  以階躍響應(yīng)曲線的特征參數(shù)作為性能指標(biāo)    4.1.2  偏差積分性能指標(biāo)  4.2  三種常規(guī)的反饋控制模式    4.2 1  比例控制作用    4.2.2  比例積分控制作用    4 2.3  比例積分微分控制作用  4.3  PID控制器的選取與整定    4.3.1  控制器的選型    4.3.2  控制器參數(shù)整定    4.3.3  PID參數(shù)自整定  4.4  反饋控制系統(tǒng)的投運(yùn)  思考題與習(xí)題45  前饋控制和比值控制  5.1  前饋控制系統(tǒng)    5.1.1  前饋控制的基本原理    5.1.2  前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)  5.2  前饋控制系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)形式    5.2.1  靜態(tài)前饋    5.2.2  動(dòng)態(tài)前饋    5.2.3  前饋反饋控制系統(tǒng)    5.2.4  多變量前饋控制    5.2.5  用計(jì)算機(jī)實(shí)施前饋控制  5.3  比值控制系統(tǒng)    5.3.1  定比值控制系統(tǒng)    5.3.2  變比值控制系統(tǒng)    5.3.3  比值控制系統(tǒng)的實(shí)施    5.3.4  比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、投運(yùn)及整定    5.3.5  比值控制系統(tǒng)中的若干問(wèn)題  思考題與習(xí)題56  其他典型控制系統(tǒng)  6.1  串級(jí)控制系統(tǒng)    6.1.1  串級(jí)控制的概念及方框圖描述    6.1.2  串級(jí)控制系統(tǒng)分析    6.1.3  串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    6.1.4  串級(jí)控制系統(tǒng)舉例  6.2  非線性增益補(bǔ)償控制    6.2.1  非線性過(guò)程的特點(diǎn)    6.2.2  非線性補(bǔ)償方法    6.2.3  pH中和過(guò)程控制  6.3  均勻控制    6 3.1  均勻控制的由來(lái)    6.3.2  均勻控制的實(shí)現(xiàn)    6.3.3  均勻控制參數(shù)工程整定  6.4  選擇性控制系統(tǒng)    6.4.1  用于設(shè)備軟保護(hù)的選擇性控制    6.4.2  其他選擇性控制系統(tǒng)  6.5  分程控制系統(tǒng)和閥位控制系統(tǒng)    6.5 1  分程控制系統(tǒng)    6.5.2  閥位控制系統(tǒng)  思考題與習(xí)題67  多回路控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)  7.1  相對(duì)增益    7.1.1  相對(duì)增益的概念    7.1.2  相對(duì)增益矩陣的計(jì)算  7.2  耦合系統(tǒng)的變量配對(duì)與控制參數(shù)整定    7 2.1  耦合系統(tǒng)的變量配對(duì)    7.2.2  耦合多回路系統(tǒng)的控制器參數(shù)整定  7.3  多回路系統(tǒng)的解耦設(shè)計(jì)    7.3.1  基于方框圖的線性解耦器    7.3.2  基于過(guò)程機(jī)理的非線性解耦器  思考題與習(xí)題78  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  8.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述  8.2  信號(hào)采集與處理    8 2 1  信號(hào)采集與變換    8 2.2  信號(hào)處理與數(shù)據(jù)濾波  8.3  數(shù)字PID控制算法    8 3 1  數(shù)字PID控制算式    8.3.2  數(shù)字PID改進(jìn)算式    8.3.3  數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)    8 3 4  數(shù)字PID控制器參數(shù)整定  8.4  數(shù)字控制系統(tǒng)舉例    8.4.1  DCS（Distrjbuted Control System）概念    8.4.2  JX-300X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    8.4.3  JX-300X系統(tǒng)軟件  思考題與習(xí)題89  基于模型的控制方法  9 1  史密斯預(yù)估控制    9.1.1  史密斯補(bǔ)償原理    9.1.2  史密斯預(yù)估器的幾種改進(jìn)方案  9.2  內(nèi)模控制    9.2.1  基本內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)    9.2.2  改進(jìn)型內(nèi)模控制系統(tǒng)  9.3  模型預(yù)測(cè)控制    9.3.1  模型預(yù)測(cè)控制的主要特征    9 3.2  SISO無(wú)約束動(dòng)態(tài)矩陣控制    9.3 3  MIMO受約束動(dòng)態(tài)矩陣控制  9.4  先進(jìn)控制應(yīng)用示例：原油蒸餾塔的多變量預(yù)測(cè)控制    9.4 1  工藝概況    9.4.2  常壓塔的多變量約束控制問(wèn)題    9.4 3  常壓塔先進(jìn)控制系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果  思考題與習(xí)題910  過(guò)程監(jiān)督控制  10 1  監(jiān)督控制概述  10.2  過(guò)程監(jiān)視與控制    10.2.1  過(guò)程變量限值檢查法    10.2.2  過(guò)程監(jiān)控一般方法    10.2.3  質(zhì)量控制圖法  10.3  統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)    10.3.1  過(guò)程能力指數(shù)    10.3.2  6-Sigma方法    10 3 3  多元統(tǒng)計(jì)控制技術(shù)    10 3.4  過(guò)程控制和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的關(guān)系  思考題與習(xí)題1011  間歇過(guò)程控制  11.1  間歇生產(chǎn)過(guò)程及控制    11 1.1  間歇生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)    11 1 2  間歇生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)  11.2  順序邏輯控制  11.3  間歇生產(chǎn)過(guò)程中的控制    11.3.1  間歇生產(chǎn)過(guò)程的特殊控制方法    11.3.2  間歇反應(yīng)器的控制  11.4  批次對(duì)批次（Run-to-Run）控制    11.4.1  概述    11.4.2  指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均控制算法    11.4.3  應(yīng)用示例  11.5  間歇生產(chǎn)過(guò)程管理    11.5.1  處方（Reclpe）和配方的管理    11.5.2  間歇生產(chǎn)過(guò)程計(jì)劃與調(diào)度  思考題與習(xí)題1112  傳熱設(shè)備的控制  12.1  概述    12.1.1  熱量傳遞的三種方式    12.1.2  換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型    12.1.3  換熱設(shè)備的靜態(tài)特性    12.1.4  換熱設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性  12.2  換熱設(shè)備的控制    12.2.1  換熱器的控制    12 2.2  蒸汽加熱器的控制    12.2 3  冷凝冷卻器的控制  12.3  加熱爐的控制    12.3.1  加熱爐的單回路控制方案    12.3.2  加熱爐的串級(jí)控制方案  12.4  鍋爐設(shè)備的控制    12 4.1  汽包水位的控制    12.4 2  燃燒系統(tǒng)的控制    12 4.3  蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)的控制  思考題與習(xí)題1213  精餾塔的控制  13.1  精餾塔的控制目標(biāo)    13.1.1  質(zhì)量指標(biāo)    13 1.2  產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗  13.2  精餾塔的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性    13.2 1  精餾塔的靜態(tài)特性    13 2.2  精餾塔的動(dòng)態(tài)模型  13.3  精餾塔質(zhì)量指標(biāo)的選取    13 3.1  靈敏板的溫度控制    13.3.2  溫差控制    13.3 3  雙溫差控制  13.4  精餾塔的常用控制方案    13 4.1  物料平衡控制    13.4.2  精餾段質(zhì)量指標(biāo)控制    13.4 3  提餾段質(zhì)量指標(biāo)控制    13 4.4  兩端質(zhì)量指標(biāo)控制  13.5  精餾塔的先進(jìn)控制方案    13 5.1  內(nèi)回流控制    13.5.2  產(chǎn)品質(zhì)量的軟測(cè)量與推斷控制    13.5.3  精餾塔的節(jié)能控制  思考題與習(xí)題1314  計(jì)算機(jī)綜合集成控制  14.1  計(jì)算機(jī)綜合集成控制概述    14.1.1  流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)作特點(diǎn)    14.1.2  計(jì)算機(jī)綜合集成控制  14.2  信息源與信息集成系統(tǒng)    14 2.1  企業(yè)信息和數(shù)據(jù)來(lái)源    14.2.2  信息分類與編碼    14.2 3  企業(yè)信息系統(tǒng)綜合集成技術(shù)  14.3  數(shù)據(jù)校正技術(shù)    14.3.1  概述    14.3.2  數(shù)據(jù)校正原理    14 3.3  過(guò)失誤差檢測(cè)原理  14.4  數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的企業(yè)運(yùn)行    14.4.1  生產(chǎn)過(guò)程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行    14.4.2  生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理及運(yùn)行  14.5  優(yōu)化技術(shù)及應(yīng)用    14 5.1  最優(yōu)化概念    14.5.2  實(shí)時(shí)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)模型    14.5 3  實(shí)時(shí)優(yōu)化控制技術(shù)    14.5 4  最優(yōu)化算法及控制  思考題與習(xí)題14參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

1　過(guò)程控制概論：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)過(guò)程的強(qiáng)化、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格要求以及各公司之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，人工操作與控制已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。過(guò)程控制系統(tǒng)已成為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程必不可少的裝備，為保證現(xiàn)代企業(yè)安全、優(yōu)化、低消耗和高效益生產(chǎn)提供了有效的技術(shù)手段。本書將重點(diǎn)針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，介紹過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、分析設(shè)計(jì)技術(shù)與工程實(shí)施等方面的內(nèi)容。作為概論，本章將簡(jiǎn)要介紹過(guò)程控制系統(tǒng)的組成、術(shù)語(yǔ)與目標(biāo)，回顧控制裝置的發(fā)展歷史，并重點(diǎn)比較反饋與前饋控制策略的異同，最后說(shuō)明過(guò)程控制系統(tǒng)的分類。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?過(guò)程控制工程(第2版)》共分14章，第1章是介紹過(guò)程控制工程的一些基本概念和知識(shí)；第2章和第3章介紹過(guò)程建模的機(jī)理方法和基于數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)建模方法；第4章介紹單回路反饋控制方法；第5章是前饋控制和比值控制；第6章是介紹過(guò)程工業(yè)中典型的一些控制方法，如串級(jí)控制、非線性增益補(bǔ)償控制、均勻控制、選擇性控制以及分程控制和閥位控制；第7章討論多回路控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，即原來(lái)的解耦控制問(wèn)題；第8章是以DCS為主的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；第9章討論基于模型的先進(jìn)控制算法，其中包括史密斯預(yù)估控制、內(nèi)?？刂?、模型預(yù)測(cè)控制以及應(yīng)用示例；第10章是介紹過(guò)程監(jiān)督控制基本方法，即隨機(jī)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制；第11章介紹間歇生產(chǎn)過(guò)程的控制問(wèn)題；第12章和第13章分別介紹過(guò)程工業(yè)中傳熱設(shè)備和精餾過(guò)程的控制問(wèn)題；最后一章，第14章是介紹計(jì)算機(jī)綜合集成控制與最優(yōu)化控制技術(shù)及其應(yīng)用。

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