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第1章　工业生产过程基本物理量的控制1

1.1 流量控制1

1.2 液位控制2

1.3 压力控制3

1.4 温度控制5

1.5 pH值控制8

1.6 转速控制10

1.6.1 异步电动机的变频调速原理10

1.6.2 采用变频器的自动控制系统12

参考文献13

第2章　传热设备的控制14

2.1 传热设备的数学模型14

2.1.1 传热设备的静态数学模型14

2.1.2　传热设备的动态特性19

2.2 一般传热设备的控制26

2.2.1　调节载热体流量27

2.2.2　调节载热体的汽化温度28

2.2.3　将工艺介质分路28

2.2.4　调节传热面积29

2.3　传热设备的复杂控制系统30

2.3.1 前馈-反馈控制方案30

2.3.2 热焓与热量控制方案33

2.3.3　选择性控制34

2.3.4 双重控制35

2.4　蒸发器的控制36

2.4.1 蒸发器的特性36

2.4.2 蒸发器的主控制回路36

2.4.3 蒸发器的辅助控制回路38

2.5 管式加热炉的控制39

2.5.1 加热炉的简单控制39

2.5.2 加热炉的串级控制系统40

2.5.3 安全联锁保护系统41

2.5.4 加热炉的热效率控制42

参考文献44

第3章　工业窑炉的控制45

3.1 陶瓷等工业窑炉控制系统45

3.1.1 陶瓷窑炉对温度、压力及气氛的要求45

3.1.2 烧煤明焰隧道窑的自动控制46

3.1.3 烧油隧道窑温度的自动控制48

3.1.4 辊道窑自动控制系统48

3.1.5 倒焰窑电瓷焙烧过程自动控制53

3.1.6 陶瓷窑炉温度的变结构控制55

3.2 玻璃窑的自动控制系统56

3.2.1 玻璃进料配比控制系统56

3.2.2 玻璃窑炉控制系统60

3.2.3 可编程数字控制器实现的马蹄焰玻璃窑炉自动控制67

3.2.4 玻璃窑炉燃烧系统的优化控制70

3.3 水泥窑的自动控制系统72

3.3.1 机械立窑的闭门操作技术72

3.3.2 回转窑自动控制系统74

3.3.3 水泥回转窑操作的实时专家系统76

3.3.4 新型DCS系统在水泥回转窑生产过程控制中的应用79

3.4 加热炉自动控制系统83

3.4.1 燃煤粉加热炉的计算机控制83

3.4.2 燃油加热炉温度的自动控制87

3.4.3 常压加热炉出口温度的动态矩阵控制90

3.4.4 电阻加热炉的预测函数控制92

3.4.5 电阻加热炉的自适应模糊神经网络控制95

3.4.6 加热炉的优化控制策略98

参考文献102

4.1.1 工业锅炉的基本原理104

4.1 概述104

第4章　工业锅炉的控制104

4.1.2 工业锅炉的基本要求和主要控制任务105

4.1.3 工业锅炉控制系统的特点105

4.2　基本控制系统106

4.2.1 锅炉汽包水位控制106

4.2.2　过热蒸汽温度控制系统110

4.2.3 锅炉燃烧控制系统112

4.3 工业锅炉的稳态优化分析与设计120

4.3.1 概述120

4.3.2 过剩空气量的优化121

4.3.3 烟气温度的优化125

4.3.4　蒸汽压力最优化126

4.3.5　锅炉吹洗的最优操作127

4.3.6　负荷最优分配127

4.4.2 工业锅炉多变量约束控制的结构与功能128

4.4 工业锅炉多变量约束控制的设计128

4.4.1 工业锅炉多变量约束控制的目标128

4.4.3　变量分析与设计129

4.4.4 多变量约束控制器的结构设计129

参考文献130

第5章　塑料成型过程控制131

5.1 塑料成型过程基础理论131

5.1.1 塑料的分类及基本特性131

5.1.2 塑料的流变特性131

5.1.3 塑料加工成型方法概论133

5.2 注射成型过程及控制133

5.2.1 注射成型设备及成型过程133

5.2.2　熔体温度控制137

5.2.3　模腔压力控制145

5.2.4　注射速度控制160

5.2.5　保压段喷嘴压力控制170

5.3 注射成型制品质量控制176

参考文献179

第6章　化学反应过程控制181

6.1 化学反应过程概述181

6.1.1 化学反应及其特点181

6.1.2 化学反应器的性能指标182

6.1.3 化学反应器的种类183

6.2 化学反应的基本规律185

6.2.1 化学反应速度185

6.2.2 转化率与停留时间的关系188

6.2.3　典型化学反应188

6.2.4 化学反应的热稳定性192

6.3 化学反应器的动态特性193

6.3.1 化学反应器的基本方程194

6.3.2 连续搅拌槽式反应器的动态特性195

6.4 化学反应器的控制方案199

6.4.1 取出料的成分或反应的转化率作为被控变量200

6.4.2 取反应过程的工艺状态参数作为被控变量201

6.4.3 稳定外围的控制方案204

6.4.4 开环不稳定反应器的控制205

6.5 先进控制技术在化学反应器控制中的应用206

6.5.1 软测量技术在化学反应器中的应用206

6.5.2 先进控制技术在连续化学反应器中的应用211

6.5.3 先进控制技术在间歇化学反应器中的应用214

参考文献220

第7章 生化过程的检测与控制221

7.1 概述221

7.1.1 生物反应器222

7.1.2 生化过程的检测与控制技术的特点223

7.2.1 pH值的测量技术224

7.2 生化过程的检测技术224

7.2.2 溶解氧（DO）的测量技术226

7.2.3 工业流程分析仪228

7.2.4 间接变量的检测229

7.3 生化过程的软测量技术230

7.3.1 人工神经网络状态估计器230

7.3.2 青霉素发酵过程生物质浓度在线估计231

7.4 生化过程控制233

7.4.1　温度控制233

7.4.2　pH值控制235

7.4.3　溶解氧控制236

7.4.4 补料控制237

7.4.5 生化过程的优化控制238

7.4.6 生化过程的智能控制242

7.5 典型生化过程的计算机控制246

参考文献250

第8章　聚合反应过程控制252

8.1 聚合反应过程简述252

8.1.1 聚合反应的分类253

8.1.2　聚合物特性指标254

8.1.3 聚合反应器基本类型256

8.1.4　连续流动反应器的停留时间分布257

8.1.5 流动模型258

8.1.6 停留时间分布与混合对化学反应的影响259

8.1.7　聚合反应机理261

8.2 聚合反应过程模型化263

8.2.1 动力学模型的一般建模方法264

8.2.2 间歇过程——苯乙烯聚合反应过程动态模型269

8.2.3 连续过程——聚酯酯化反应过程的终缩聚神经网络软测量模型271

8.2.4 混合模型——丙烯腈聚合过程质量指标混合模型281

8.3　聚合反应过程控制292

8.3.1 间歇聚合过程的控制293

8.3.2　连续聚合过程的控制296

8.4　总结和展望309

参考文献310

第9章　工业生产环保装置的控制与优化312

9.1 概述312

9.1.1 环境保护和三废的危害312

9.1.2 三废治理存在的问题313

9.1.3 自动化技术在三废治理中的作用313

9.2 废水处理装置的控制314

9.2.1 工业废水与城市废水314

9.2.2　废水排放指标及其测量315

9.2.3 废水处理装置的控制317

9.3.1 工业废气与大气污染320

9.3 废气处理装置的控制320

9.2.4 废水处理过程的优化320

9.3.2 工业废气排放标准及其测量322

9.3.3 工业废气处理装置的控制324

9.3.4　废气处理过程的优化327

9.4　废渣处理装置的控制327

9.4.1 工业废弃物与城市垃圾327

9.4.2 固体废弃物的基本处理方法328

9.4.3 城市垃圾焚烧装置的控制330

9.4.4 工业废弃物处理装置的控制331

参考文献332

第10章　合成氨装置的计算机控制与优化333

10.1 合成氨厂控制回路333

10.1.1 转化系统水碳比的控制334

10.1.2 合成系统氢氮比的控制335

10.1.3 蒸汽系统的控制337

10.1.4 尿素系统典型控制回路341

10.2　合成氨厂的优化控制342

10.2.1 数学模型的建立343

10.2.2　过程优化方法346

10.2.3 大系统优化方法346

10.3 应用示例348

参考文献357

第11章　常减压装置的先进控制与优化359

11.1 概述359

11.2 常减压装置的先进控制系统结构361

11.3 常压塔的多变量预测控制364

11.3.1 控制问题的提出364

11.3.2 多变量过程的约束预测控制364

11.3.3 常压塔的多变量约束控制368

11.4 产品质量的“软测量”与闭环操作优化370

11.4.1 石脑油干点的软测量估计问题370

11.4.2 软测量估计模型的建立371

11.4.3 石脑油干点软测量仪的工业应用374

参考文献375

第12章　催化裂化装置的计算机控制与优化377

12.1 概述377

12.1.1 催化裂化装置的重要性与任务377

12.1.2　催化裂化装置简介378

12.1.3 催化裂化装置控制的概况及先进控制380

12.2　催化裂化过程的数学模型383

12.2.1 反应器动力学模型383

12.2.2　再生器动力学模型385

12.2.3 FCCU反应再生系统多变量预测控制模型386

12.3 重油催化裂化装置的生产总目标及产品方案387

12.3.1 生产总目标387

12.3.2 产品生产方案388

12.4.1 催化裂化装置反应再生系统的控制要求389

12.4 反应再生装置的基本控制389

12.4.2 反应再生系统的工艺流程说明390

12.4.3 反应再生系统的基础控制回路390

12.5 催化裂化（FCCU）过程的模型预测控制实例仿真390

12.5.1 催化裂化（FCCU）模型390

12.5.2 一个CV、两个MV系统设定变化的仿真391

12.5.3 二个CV、两个MV系统进料（干扰）由2000＋50的仿真391

12.5.4 两个MV、三个CV系统对病态处理的仿真393

12.6 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的设计394

12.6.1 FCCU反应再生系统多变量约束控制器的控制目标394

12.6.2 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的变量选择394

12.6.3 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的设计396

12.6.4　MCC01控制系统结构及具体实现396

12.6.5 反再系统动态阶跃模型的建立397

12.6.6　MCC01控制效果和经济效益分析398

参考文献400

第13章 乙烯装置的计算机控制401

13.1 概述401

13.1.1 乙烯装置的工艺流程401

13.1.2 乙烯装置计算机控制国内外发展概况403

13.2　裂解炉的控制404

13.2.1 裂解炉的数学模型404

13.2.2 乙烯装置裂解炉的控制408

13.2.3 裂解炉的优化操作418

13.3　分离过程控制422

13.3.1 脱乙烷塔的控制422

13.3.2 乙烯精馏塔控制424

13.3.3 丙烯精馏塔的控制428

13.3.4 乙炔加氢反应器控制432

参考文献434