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第一章 导论1

1-1 过程动态和过程控制的实例1

序言3

1-2 学习目的3

目录3

化学工程参考书4

1-3 历史沿革4

1-4 展望4

1-5 学习过程控制的动机5

1-6 一般概念5

2-1.1 数学模型的用途8

2-1.3 建立方程的原则8

2-1.2 范围8

2-1 引言8

第二章 基本原理8

第一篇 化工系统的数学模型8

2-2 基本定律9

2-2.1 连续性方程9

2-2.2 能量方程13

2-2.3 运动方程17

2-2.4 传递方程20

2-2.5 状态方程20

2-2.6 平衡22

2-2.7 化学动力学24

3-2 等温等容连续均混反应器的串联系统27

3-1 引言27

第三章 化工系统数学模型的示例27

3-3 变数滞留量的连续均混反应器的串联系统29

3-4 有压气体的连续均混反应器30

3-5 变温的连续均混反应器31

3-6 单组分蒸发器35

3-7 多组分闪蒸塔38

3-8 间歇反应器40

3-9 伴有传质过程的反应器44

3-10 理想的双组分蒸馏塔46

3-11 非理想的多组分蒸馏塔50

第二篇 计算机模拟60

4-2 基本组件和元件61

4-1 引言61

第四章 模拟计算机模拟61

4-3 各种运算块62

4-4 简单的例题65

4-5 比较复杂的系统71

第五章 数字计算机模拟81

5-1 数值方法82

5-1.1 隐函数的收敛方法82

5-1.2 数值积分87

5-2 例题94

5-2.1 串联的三个连续均混反应器94

5-2.2 非等温连续均混反应器97

5-2.3 双组分蒸馏塔100

5-2.4 多组分蒸馏塔104

5-2.5 间歇反应器113

第六章 时间域动态123

第三篇 动态123

6-1 分类和定义124

6-2 线性化和偏离变量126

6-2.1 线性化126

6-2.2 偏离变量128

6-3 简单线性系统的响应129

6-3.1 一阶线性常微分方程129

6-3.2 常系数的二阶线性常微分方程133

6-3.3 常系数的N阶线性常微分方程141

6-4 稳态方法143

7-1.1 定义148

7-1.2 线性的性质148

第七章 拉普拉斯域动态148

7-1 拉普拉斯变换原理148

7-2 重要函数的拉普拉斯变换149

7-2.1 阶跃函数149

7-2.2 斜坡函数149

7-2.3 正弦函数150

7-2.4 指数函数150

7-2.5 时间乘指数函数150

7-2.6 尖脉冲（迪拉克△函数δ（t））151

7-3 拉普拉斯逆变换151

7-4.1 乘一个常数154

7-4.2 对时间的微分154

7-4 传递函数154

7-4.3 积分156

7-4.4 静止时间156

7-5 例题157

7-6 传递函数的性质163

第八章 频率域动态169

8-1 定义169

8-2 基本定理170

8-3 表示方法173

8-3.1 奈魁斯特图173

8-3.2 伯德图176

8-3.3 尼柯尔斯图186

8-4 频率域解法187

9-2 直接的方法201

9-2.1 时间域拟合阶跃试验数据201

第九章 过程识别201

9-1 目的201

9-2.2 直接正弦波试验202

9-3 脉冲试验203

9-3.1 由脉冲试验数据计算G ω204

9-3.2 用数字计算机计算傅里叶变换205

9-3.3 关于脉冲试验的几点实用意见211

9-3.4 有积分作用的过程211

9-4 阶跃试验213

9-5 过程识别的其它方法214

9-6 时间域、拉普拉斯域及频率域之间的关系214

9-6.4 拉普拉斯域到时间域215

9-6.3 时间域到拉普拉斯域215

9-6.1 拉普拉斯域到频率域215

9-6.2 频率域到拉普拉斯域215

9-6.5 时间域到频率域216

9-6.6 频率域到时间域216

第四篇 反馈控制219

第十章 时间域综合219

10-1 控制装置219

10-1.1 感受器221

10-1.2 变送器222

10-1.3 控制阀224

10-1.4 控制器227

10-1.6 数字的过程控制计算机230

10-1.5 计算中继器和其它有用的装置230

10-2 常规反馈控制器的特性231

10-2.1 闭环响应的性能指标231

10-2.2 负载特性231

10-3 控制器的整定234

10-3.1 经验方法234

10-3.2 在线试探法235

10-3.3 齐格勒-尼柯尔斯方法236

10-4 控制系统的设计原则237

10-5 非常规控制241

10-5.1 计算变量控制241

10-5.2 非线性控制器242

10-5.4 选择控制环243

10-5.3 抗积分饱和243

10-5.5 比值控制245

第十一章 拉普拉斯域综合251

11-1 稳定性251

11-1.1 在开环和闭环传递函数之间的关系式251

11-1.2 劳思稳定性准则253

11-1.3 直接代入法求取稳定性边界256

11-2 性能指标257

11-2.1 稳态性能指标257

11-2.2 动态性能指标258

11-3 根轨迹的分析方法与综合方法259

11-3.1 定义259

11-3.2 根轨迹曲线的绘图法262

11-4 开环不稳定过程266

11-4.1 一阶的开环不稳定过程267

11-4.2 二阶开环不稳定过程268

11-4.3 三阶开环不稳定过程268

11-5 具有逆响应的过程270

11-6 相关控制系统272

第十二章 频率域综合280

12-1 奈魁斯特稳定性准则280

12-1.1 奈魁特稳定性准则的证明281

12-1.2 例题283

12-1.3 图示方法289

12-2.1 相位裕度291

12-2.2 增益裕度291

12-2 频率域中的性能指标291

12-2.3 闭环对数模的最大值（L M）292

12-3 反馈控制器的频率响应295

12-3.1 比例控制器（P）296

12-3.2 比例积分控制器（PI）296

12-3.3 比例积分微分控制器（PID）297

12-4 例题297

12-4.1 三个连续均混反应器的串联系统297

12-4.2 有静止时间的一阶滞后302

12-4.3 开环不稳定过程302

第十三章 前馈控制308

13-1 基本概念308

第五篇 前馈控制308

13-2 典型硬件的应用312

13-3 为线性系统设计前馈控制器的示例313

13-3.1 三个连续均混反应器的串联系统313

13-3.2 非等温的连续均混反应器314

13-3.3 蒸馏塔319

13-4 非线性的前馈系统320

第六篇 采样数据系统324

第十四章 采样与Z变换324

14-1 引言324

14-1.1 定义324

14-1.2 出现于化工中的采样数据系统325

14-2 尖脉冲采样器326

14-3 基本采样定理331

14-4 Z变换333

14-4.1 定义333

14-4.2 推导常用函数的Z变换334

14-4.3 静止时间的作用336

14-4.4 Z变换定理337

14-4.5 逆变换338

14-5 脉冲传递函数342

14-6 保持装置344

14-7 开环和闭环系统345

14-7.1 开环系统345

14-7.2 闭环系统348

15-1 Z平面上的稳定性355

第十五章 采样数据控制系统的分析与综合355

15-2 频率域设计方法357

15-2.1 奈魁斯特稳定性准则357

15-2.2 精确的方法357

15-2.3 近似的方法362

15-3 Z域根轨迹设计方法363

15-4 双线性变换设计方法366

15-5 采样数据控制器370

15-5.1 物质的可实现性370

15-5.2 控制器设计371

15-5.3 连续装置的近似法373

15-6 最小原型采样数据控制器374

附录一 多项式求根子程序382

附录二 仪表硬件386