目录
绪论
0.1生产过程自动化的发展概况和趋势
0.2过程控制的任务和要求
0.3控制系统的组成、分类与性能指标
0.4本书的结构与教学安排
思考题与习题
参考文献
第一篇简单控制系统
第1章生产过程的数学模型
1.1被控对象的动态特性
1.1.1基本概念
1.1.2若干简单被控对象的动态特性
1.1.3工业过程自由度分析
1.1.4工业过程动态特性的特点
1.2过程数学模型及其建立方法
1.2.1过程数学模型的表达形式与对模型的要求
1.2.2建立过程数学模型的基本方法
1.2.3常用的辨识建模方法
1.3小结
第2章常规控制及其过程分析
2.1基本概念
2.2比例控制(P控制)与积分控制(I控制)
2.2.1比例控制、积分控制的动作规律
2.2.2比例控制和积分控制的特点
2.2.3比例带和积分速度对控制过程的影响
2.3比例积分控制(PI控制)与比例积分微分控制(PID控制)
2.3.1比例积分控制
2.3.2积分饱和现象与抗积分饱和
2.3.3比例微分控制
2.3.4比例积分微分控制规律及特点
2.4小结
第3章控制系统的整定
3.1控制系统整定的基本要求
3.1.1单项性能指标
3.1.2误差积分性能指标
3.2衰减频率特性法
3.2.1稳定度判据
3.2.2频率特性法整定控制器参数
3.3工程整定法
3.3.1特性参数法
3.3.2稳定边界法
3.3.3衰减曲线法
3.3.4其他整定方法
3.4控制器参数的自整定
3.4.1极限环法
3.4.2模式识别法
3.4.3鲁棒PID参数整定法
3.5小结
过程控制系统
目录
第4章控制系统中的仪器仪表
4.1检测变送仪表
4.1.1传感器
4.1.2变送器
4.2执行器——气动调节阀
4.2.1气动执行机构
4.2.2调节阀与阀门定位器
4.2.3调节阀的流量系数与流量特性
4.2.4气动调节阀选型
4.3安全栅
4.3.1危险区域的分类
4.3.2防爆仪表的分类、分级和分组
4.3.3防爆安全栅
4.4小结
第一篇小结
思考题与习题
参考文献
第二篇复杂控制系统
第5章串级控制系统与比值控制系统
5.1串级控制系统的概念
5.2串级控制系统的分析
5.3串级控制系统设计中的几个问题
5.3.1副回路的设计
5.3.2主、副回路工作频率的选择
5.3.3防止控制器积分饱和的措施
5.4控制器的选型和整定方法
5.4.1逐步逼近法
5.4.2两步整定法
5.5比值控制系统
5.5.1比值系数的计算
5.5.2比值系统中的非线性特性
5.5.3比值控制系统的整定
5.5.4常见比值控制系统
5.6小结
第6章基于补偿原理的控制系统
6.1概述
6.2前馈控制
6.2.1基本概念
6.2.2静态前馈控制
6.2.3动态前馈控制
6.2.4前馈-反馈控制系统
6.3大迟延控制
6.3.1概述
6.3.2采用补偿原理克服大迟延的影响
6.3.3史密斯预估器的几种改进方案
6.4非线性增益补偿
6.4.1概述
6.4.2对象静态非线性特性的补偿
6.5小结
第7章解耦控制系统
7.1相对增益
7.1.1相对增益的定义
7.1.2求取相对增益的方法
7.1.3相对增益矩阵特性
7.1.4奇异值分析法
7.2耦合系统中的变量匹配和控制参数整定
7.2.1变量之间的配对
7.2.2控制回路之间的耦合影响及其整定
7.2.3回路间动态耦合的影响
7.3解耦控制系统的设计
7.3.1前馈补偿法
7.3.2对角矩阵法
7.3.3单位矩阵法
7.4设计解耦控制系统中的问题
7.4.1解耦系统的稳定性
7.4.2部分解耦
7.4.3解耦系统的简化
7.5小结
第二篇小结
思考题与习题
参考文献
第三篇先进控制系统
第8章推理控制
8.1推理控制问题的提出
8.2推理控制系统
8.2.1推理控制系统的组成
8.2.2推理控制器的设计
8.2.3模型误差对系统性能的影响
8.3多变量推理控制系统
8.3.1控制器的V规范型结构
8.3.2V规范型控制器的设计
8.3.3滤波阵的选择
8.4应用举例
8.4.1丁烷精馏塔及其近似传递函数
8.4.2二次输出量的选择
8.4.3控制作用的限幅
8.5软测量
8.5.1基于机理分析模型的软测量技术
8.5.2基于实验建模的软测量技术
8.6小结
第9章预测控制
9.1预测控制问题的提出
9.2预测控制系统
9.2.1预测控制的基本原理
9.2.2预测控制算法
9.2.3预测控制的机理分析
9.3预测控制中的几个问题
9.3.1系统的稳定性和鲁棒性
9.3.2非最小相位系统中的预测控制
9.3.3大迟延系统中的预测控制
9.4应用举例
9.5小结
第10章间歇过程控制
10.1间歇过程控制系统
10.1.1间歇过程概述
10.1.2间歇过程控制的特点和要求
10.1.3间歇过程控制模型
10.2顺序控制和逻辑控制
10.2.1典型的间歇操作顺序
10.2.2间歇过程的顺序逻辑表达方式
10.2.3状态转换的监视
10.3间歇生产过程的控制
10.3.1间歇反应器的控制
10.3.2快速热处理过程的控制
10.4间歇过程的先进控制
10.4.1Run-to-Run控制
10.4.2迭代学习控制
10.5间歇生产过程的管理
10.6小结
第11章整厂控制
11.1概述
11.1.1整厂控制的提出
11.1.2整厂控制的定义
11.1.3整厂控制的内容
11.2整厂控制问题的描述
11.2.1物料再循环
11.2.2热集成
11.2.3整厂控制的数学模型
11.2.4控制自由度
11.2.5一个整厂控制的典型案例
11.3整厂控制系统的特性
11.3.1再循环带来的稳态响应特性——雪崩效应
11.3.2再循环带来的动态响应特性——整体响应速度趋缓
11.3.3热集成对动态响应特性的影响——不稳定性与
反向响应
11.3.4过程扰动的传播特性
11.4整厂控制系统的一般设计过程
11.4.1确定被控变量
11.4.2选择测量点
11.4.3确定控制变量
11.4.4设计整厂控制结构
11.5小结
第12章实时优化
12.1生产过程中的实时最优化概述
12.2实时优化问题的描述
12.2.1过程优化目标
12.2.2约束和运行模型
12.2.3实现优化的方法
12.3优化算法
12.3.1最优化方法概述
12.3.2线性规划
12.3.3非线性规划算法
12.3.4二次规划
12.3.5智能优化算法
12.4实时优化应用案例
12.4.1乙醛生产过程的实时优化
12.4.2集动态控制与稳态优化于一体的精馏过程实时优化
12.4.3FCCU反应再生过程的实时优化
12.5小结
第三篇小结
思考题与习题
参考文献
第四篇过程计算机控制系统
第13章数字控制系统
13.1数字控制系统的组成
13.2数字控制系统的理论分析基础知识
13.2.1采样定理
13.2.2离散系统的理论分析方法
13.2.3连续控制系统到数字控制系统的转换
13.2.4数字滤波
13.2.5数据处理
13.3数字控制算法
13.3.1PID控制算式
13.3.2PID控制算式的改进
13.3.3数字式PID调节参数的整定
13.4数字系统与连续系统的接口
13.4.1数据输出
13.4.2人机界面
13.5小结
第14章计算机控制系统
14.1直接数字控制系统
14.1.1直接数字控制系统的原理
14.1.2直接数字控制系统的组成
14.1.3直接数字控制系统的应用
14.2集散控制系统
14.2.1集散控制系统的组成
14.2.2集散控制系统的特点
14.2.3集散控制系统的功能
14.2.4集散控制系统的应用
14.3现场总线控制系统
14.3.1现场总线控制系统概述
14.3.2现场总线控制系统的组成
14.3.3现场总线控制系统的特点
14.3.4现场总线控制系统的功能
14.3.5现场总线控制系统的应用
14.4小结
第15章控制系统中的计算机网络
15.1计算机网络的体系结构
15.2工业以太网
15.3OPC技术
15.3.1组件技术
15.3.2组件对象模型（COM）
15.3.3OPC规范
15.3.4OPC的特点及其应用领域
15.4现代企业网络结构
15.5小结
第四篇小结
思考题与习题
参考文献
第五篇典型装置的控制系统
第16章精馏塔的自动控制
16.1精馏过程及其工艺操作目标
16.1.1精馏原理
16.1.2连续精馏装置和流程
16.1.3精馏塔的基本型式
16.1.4精馏过程的工艺操作目标
16.2精馏过程的静态特性
16.2.1全塔物料平衡
16.2.2内部物料平衡
16.2.3理论塔板和塔板效率
16.2.4能量平衡与分离度
16.3精馏过程的动态特性
16.3.1二元精馏塔的动态特性
16.3.2多元精馏塔的动态特性
16.3.3操作条件变化对分馏效果的影响
16.3.4动态特性和动态影响分析
16.4精馏塔质量指标的选取
16.4.1灵敏板的温度控制
16.4.2温差控制
16.4.3双温差控制
16.5精馏塔的基本控制方案
16.5.1按精馏段指标控制
16.5.2按提馏段指标控制
16.5.3按塔顶塔底两端质量指标控制
16.6精馏塔的其他控制方案
16.6.1内回流控制
16.6.2进料热焓控制
16.6.3精馏塔的节能控制
16.6.4基于软测量的产品质量直接闭环控制
16.7小结
第17章发酵过程的自动控制
17.1发酵过程
17.1.1发酵原理
17.1.2发酵过程及其特点
17.1.3发酵过程的数学模型
17.2发酵过程的控制
17.2.1发酵过程控制的目标
17.2.2发酵过程控制的特点
17.2.3发酵过程的基本控制系统
17.3发酵控制系统中的几个问题
17.3.1质量指标的软测量
17.3.2发酵过程的补料控制
17.3.3pH值的非线性控制
17.4先进控制在发酵过程中的应用
17.4.1模型预测控制
17.4.2迭代学习控制
17.5小结
第五篇小结
思考题与习题
参考文献
第六篇控制系统的设计与实现
第18章控制系统的设计
18.1概述
18.2工艺设计对过程控制的影响
18.3过程控制中的自由度
18.3.1控制自由度的计算
18.3.2反馈控制与控制自由度
18.4被控变量、操作变量和测量变量的选择
18.4.1被控变量的选择
18.4.2操作变量的选择
18.4.3测量变量的选择
18.5控制系统设计问题
18.6先进控制系统的设计
18.6.1可行性研究
18.6.2功能设计
18.6.3详细设计
18.6.4试运行阶段
18.7安全仪表系统的设计
18.7.1工艺设计阶段的安全设计
18.7.2基本过程控制系统的角色
18.7.3过程报警
18.7.4安全仪表系统
18.8间歇过程控制系统的设计
18.8.1间歇过程控制系统的体系结构
18.8.2间歇过程控制系统的设计问题
18.9小结
第19章系统监控技术
19.1传统的监控技术
19.1.1测量值的上下限
19.1.2测量值幅度变化的上限
19.1.3采样波动的下限
19.2基于统计分析的过程监控技术
19.2.1单变量质量控制图
19.2.2多变量统计技术
19.2.3扩展的统计过程控制技术
19.3控制性能的监控
19.4小结
第20章过程控制系统的实现艺术
20.1概述
20.2工艺过程和控制系统的集成设计
20.3控制系统设计与安全可靠性
20.3.1选择性控制系统
20.3.2压缩机的防喘振控制
20.3.3延迟焦化炉异常工况下的超驰控制
20.4控制系统设计与经济目标优化
20.4.1双重控制系统
20.4.2加热炉多燃料系统的控制
20.4.3集动态控制与稳态经济目标优化于一体的控制策略
20.5控制系统的易用性
20.6小结
第六篇小结
思考题与习题
参考文献
习题答案
