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第一节 典型结构和控制指标1

一、过程控制的发展与趋势1

绪论1

一、典型结构1

上篇 控制系统1

第一章 简单控制系统1

二、控制指标3

二、过程控制工程的研究对象与任务4

习题5

第二节 过程特性与动态模型建立5

一、过程特性的类型5

二、K、T、τ对控制品质的影响7

三、过程动态模型建立的辨识方法9

四、过程动态机理模型的列写方法19

第三节 检测信号的获取与处理加工23

一、测量性能23

三、滤波和信号处理25

二、动态特性25

第四节 执行器的若干问题27

一、执行器的类型27

二、流量特性28

三、S值的选择33

四、动态特性33

五、阀门定位器的应用34

第五节 连续PID控制算法36

一、PID控制算法的一般形式36

二、P作用控制算法36

三、PI作用控制算法38

四、积分饱和及其防止40

五、PD作用控制算法42

六、PID作用控制算法44

第六节 离散PID控制算法44

一、几类离散PID控制算法44

二、直接数字控制(DDC)中离散PID控制算法的改进46

三、控制度和采样周期的选择49

四、用计算机实现直接数字控制的一些问题50

五、连续系统方程的离散化52

第七节 控制器参数工程整定55

一、控制器参数整定的若干原则55

二、控制器参数整定的经验方法56

三、控制器参数整定的反应曲线法58

四、系统的投运和维护60

第八节 与PID控制密切相关的几类系统62

一、二维PID控制系统62

二、时间比例控制系统63

三、差拍控制系统63

四、自整定控制器68

习题69

第一节 串级控制系统71

一、基本原理和结构71

第二章 常用复杂控制系统71

二、功能和设计准则72

三、工程设计和实施中的一些问题76

四、引入辅助变量的控制系统79

第二节 均匀控制系统80

一、基本原理和结构80

二、控制器参数整定82

一、基本原理和结构83

第三节 比值控制系统83

二、两种形式控制方案的比较84

三、比值系数的设置86

四、方案实施的若干问题87

五、比值控制系统的几种变型89

第四节 前馈控制系统89

一、基本原理和结构89

二、系统设计92

三、工程实施中的一些问题95

一、基本原理和结构97

二、实施时的几个问题97

第五节 分程控制系统97

第六节 选择性控制系统98

一、基本原理和结构98

二、工程设计和实施时的几个问题100

三、系统示例101

第七节 双重控制(阀位控制)系统105

一、基本原理和结构105

二、系统分析106

习题107

第三章 先进控制系统108

第一节 状态反馈控制108

一、系统的描述形式108

二、状态反馈与极点配置112

三、状态反馈系统的工程设计115

四、确定性系统的状态观测器117

五、随机性系统的状态估计器119

一、命题描述122

第二节 动态最优控制系统122

二、极小值原理简介123

三、时间最短控制124

四、线性二次型最优控制(LQR)126

五、高斯分布下的线性二次型最优控制(LQG)130

六、最小方差控制(MV控制)130

第三节 预测控制系统134

一、基本情况134

二、动态矩阵控制(DMC)的基本算法134

三、DMC算法的参数选择和品质分析138

四、有约束的多变量DMC142

五、其他的预测控制算法143

六、DMC应用实例144

第四节 解耦控制系统145

一、系统间的关联和关联程度的衡量145

二、减少与解除耦合的途径149

三、串接解耦装置的设计152

四、解耦控制实例154

第五节 软测量技术和推断控制系统156

一、软测量的意义156

二、软测量方法157

三、狭义的推断控制159

四、广义的推断控制161

第六节 适应控制系统161

一、适应控制系统的作用和类型161

二、简单适应控制系统162

三、模型参考型适应控制系统163

四、自校正调节器165

第七节 鲁棒控制系统166

一、对象的不确定性和系统的鲁棒性166

二、H∞和H2范数168

三、标准H∞控制问题169

四、H∞控制问题的求解171

第八节 时滞补偿控制系统171

一、Smith预估器原理171

二、改进方案173

一、智能控制的发展174

第九节 智能控制系统174

二、模糊控制175

三、专家规则控制178

四、神经网络控制181

习题185

第一节 操作优化的命题和意义186

一、优化的类型和命题186

第四章 优化和综合自动化系统186

二、操作优化的正确选点188

三、约束条件190

第二节 最优化方法191

一、最优化方法的类型和算法性能的评价191

二、求导法193

三、线性规划(LP)法194

四、数值搜索法194

五、梯度法196

六、用于复杂过程优化的逐次二次规划(SQP)法198

七、随机优化方法201

第三节 操作优化示例204

一、工艺说明及优化要求205

二、相关函数积分法--一种不需模型的优化方法205

三、酮苯脱蜡的操作优化207

第四节 统计过程控制(SPC)208

一、基本概念208

二、Shewhart控制图和？x-R图208

三、多元投影方法210

第五节 故障检测诊断(FDD)和容错控制213

一、可靠性工程基本概念213

二、故障检测和诊断的一些概念214

三、故障检测和诊断的主要方法215

四、过失误差检测和数据校正219

五、工况监测系统221

六、容错控制系统222

一、计划和调度命题的意义224

第六节 生产计划和调度224

二、计划和调度的一些原则225

三、间歇型生产过程的调度227

第七节 综合自动化系统230

一、综合自动化的意义230

二、综合自动化系统的特点232

三、现场总线和现场总线控制系统233

四、网络化236

习题237

参考文献238

下篇 过程控制239

第五章 流体输送设备的控制239

第一节 概述239

第二节 泵及压缩机的控制240

一、离心泵的控制240

二、容积式泵的控制242

四、真空泵的控制243

三、风机的控制243

五、压缩机的控制244

六、变频调速器的应用246

第三节 离心式压缩机的防喘振控制246

一、离心式压缩机的喘振246

二、防喘振控制系统247

三、实例分析251

习题255

一、概述256

第六章 传热设备的控制256

第一节 传热设备的静态特性256

二、换热器静态特性的基本方程式257

三、换热器的静态放大系数258

四、控制方案的分析及调节阀的选型260

第二节 传热设备的动态特性261

一、两侧流体完全混合的换热器动态特性262

二、套管式换热器的动态方程263

三、套管式换热器的动态特性265

第三节 一般传热设备的控制269

一、调节载热体流量269

二、调节载热体的汽化温度270

三、工艺介质分路270

四、调节传热面积272

第四节 复杂控制系统的应用273

一、前馈-反馈控制273

二、热焓控制275

三、热量控制276

四、选择性控制277

第五节 锅炉设备的控制278

一、概述278

二、锅炉汽包水位的控制279

三、蒸汽过热系统的控制286

四、锅炉燃烧系统的控制287

五、采用集散控制系统的锅炉控制实例296

六、采用可编程控制器的锅炉控制实例298

第六节 蒸发器的控制300

一、蒸发器的特性301

二、蒸发器的主控制回路301

三、蒸发器的辅助控制回路303

第七节 窑炉的控制304

一、陶瓷窑炉的控制304

二、玻璃窑炉的控制306

三、水泥窑炉的控制309

习题311

第七章 精馏塔的控制314

第一节 概述314

一、精馏塔的控制要求314

二、精馏塔的扰动分析315

第二节 精馏塔的特性316

一、物料平衡和内部物料平衡316

二、能量平衡关系318

四、二元物系精馏塔的动态特性320

三、进料浓度ZF和流量F对产品质量影响320

五、多元组分精馏塔的动态方程325

第三节 精馏塔被控变量的选择326

一、采用温度作为间接质量指标326

二、采用压力补偿的温度作为间接质量指标327

第四节 精馏塔的基本控制329

一、产品质量开环的控制330

二、按精馏段指标的控制331

三、按提馏段指标的控制332

四、精馏塔的压力控制333

第五节 复杂控制系统在精馏塔中的应用336

一、串级控制系统336

二、前馈控制系统337

三、选择性控制系统337

第六节 精馏塔的节能控制339

一、浮动塔压控制340

二、能量的综合利用控制341

四、双重控制的应用343

三、产品质量的“卡边”控制343

五、控制两端产品质量344

第七节 精馏塔的先进控制348

一、软测量和推断控制348

二、预测控制355

三、专家系统359

第八节 精馏塔的计算机优化控制363

一、精馏塔的计算机控制363

二、精馏塔的优化控制367

习题371

第八章 化学反应器的控制373

第一节 化学反应器的类型373

第二节 化学反应的基本规律375

一、化学反应速度376

二、化学平衡378

三、转化率和停留时间的关系379

四、化学反应器的热稳定性380

第三节 化学反应器的动态特性382

一、化学反应器的基本方程383

二、连续搅拌槽式反应器的动态特性384

第四节 化学反应器的控制389

一、取出料的成分作为被控变量389

二、取反应过程的工艺状态参数作为被控变量390

三、pH控制393

四、化学反应器的推断控制394

五、稳定外围的控制397

六、开环不稳定反应器的控制399

七、连续搅拌槽反应器的自适应控制401

第五节 典型化学反应器的控制403

一、聚合反应釜的控制403

二、FCCU反/再系统多变量预估控制407

三、乙烯装置裂解炉的控制409

四、合成氨装置的主要控制系统414

五、连续重整装置先进多变量控制策略421

习题423

参考文献424