過程控制工程（第4版）

緒論

0.1 過程控制技術(shù)的發(fā)展與趨勢

0.2 當前過程控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點

0.3 過程控制工程的研究對象與任務(wù)

第1章 過程動態(tài)數(shù)學(xué)模型

1.1 過程動態(tài)特性

1.1.1 典型過程動態(tài)特性

1.1.2 過程特性對控制性能指標的影響

1.2 過程動態(tài)數(shù)學(xué)模型概論

1.2.1 動態(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 機理建模方法

1.3.1 動態(tài)方程的一般列寫方法

1.3.2 機理模型建立的示例

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

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

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

2.6 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計案例干燥器溫度控制

2.6.1 控制方案設(shè)計

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

3.1.3 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1.4 串級控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定及投運

3.1.5 串級控制系統(tǒng)應(yīng)用實例

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)的計算

3.2.3 比值控制系統(tǒng)設(shè)計和工程應(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

3.2.5 比值控制系統(tǒng)應(yīng)用實例

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)計及工程實施中若干問題

3.4.4 前饋控制系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定

3.4.5 前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例

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)計和工程應(yīng)用中的問題

3.7.3 雙重控制系統(tǒng)應(yīng)用實例

3.8 基于模型計算的控制系統(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)計表達與圖例符號規(guī)定

附錄2 控制系統(tǒng)設(shè)計文件

附錄3 自控專業(yè)工程設(shè)計用標準及規(guī)范

參考文獻

《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，《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，《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。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。

本書在分析過程穩(wěn)態(tài)和動態(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)、先進控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、特點、適用場合、系統(tǒng)設(shè)計及應(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。本書的特點是基本理論與新的發(fā)展并重，理論與實際結(jié)合，內(nèi)容切合信息時代的需要，并力求深入淺出，著重物理概念。

《高等學(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化工作者和高校師生參考。

《過程控制工程設(shè)計（第3版）》以計算機類控制工具（DCS、FCS、PLC）為主，講述過程控制工程設(shè)計的整體情況。主要內(nèi)容包括：自控工程設(shè)計任務(wù)與方法步驟、自控方案、信號報警及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計、順序控制系統(tǒng)的設(shè)計、計算機監(jiān)控系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)、自控設(shè)備的選擇、控制室的設(shè)計原則、系統(tǒng)連接、電纜的敷設(shè)與儀表的安裝、儀表供電、供氣系統(tǒng)設(shè)計、節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥及差壓式液位計的計算、自控設(shè)計中的安全及防護措施、自控設(shè)計中涉及的其他文件、自控工程的施工、試運行及驗收。

《過程控制工程設(shè)計（第3版）》以工程設(shè)計的問題為主線介紹相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容，優(yōu)先介紹國際通用設(shè)計體制工程表達和設(shè)計文件的繪制（編制），同時介紹了老設(shè)計體制。書中的工程表達方法以國家標準、行業(yè)標準為主，兼顧一些工程界的習(xí)慣表達。

《過程控制工程設(shè)計（第3版）》可作為高等院校過程自動化和測控技術(shù)與儀器專業(yè)過程控制工程設(shè)計教材，也可作為過程自動化工程技術(shù)人員的參考用書。

過程控制工程為自動控制學(xué)科的重要組成部分，是自動化專業(yè)學(xué)生的必修課程之一。本書是在原國家規(guī)劃教材《過程控制工程》（第三版）的基礎(chǔ)上重新編寫的。

全書共分12章，第1章為過程控制概論；第2～6章講述常規(guī)控制技術(shù)，內(nèi)容包括過程動態(tài)建模，PID單回路控制，前饋與比值控制，串級、均勻、選擇與分程控制等；第7、8章為先進控制技術(shù)，內(nèi)容包括關(guān)聯(lián)分析與解耦設(shè)計、基于模型的控制方法等;第9章結(jié)合具體工程應(yīng)用過程，詳細討論了過程控制系統(tǒng)的設(shè)計思想與實現(xiàn)方案；第10～12章為常用過程操作單元的控制方案，內(nèi)容包括傳熱設(shè)備控制、精餾塔控制、化學(xué)反應(yīng)過程控制等。

本書可作為高等院校自動化及相關(guān)專業(yè)高年級本科生或研究生的教材，也可供煉油、石油化工、化工、冶金、電力、輕工、環(huán)保等領(lǐng)域從事工業(yè)過程控制工程的技術(shù)人員參考。

本書是一本過程控制工程設(shè)計的入門教材,是在第一版基礎(chǔ)上修訂的本科教材。書中以計算機類控制工具(DCS、FCS、PLC)為主,講述過程控制工程設(shè)計的整體情況。由于一些中小自動化項目還有采用常規(guī)儀表的,所以仍然保留了這些內(nèi)容的介紹。書中內(nèi)容包括過程控制工程設(shè)計階段的劃分與各階段的設(shè)計任務(wù)、設(shè)計過程、與相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)關(guān)系等內(nèi)容。