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第1章 绪论1

1.1 控制理论与过程控制系统的发展概况1

1.2 过程控制系统简介6

1.2.1 概述6

1.2.2 闭环控制与开环控制7

1.2.3 控制系统的组成及框图8

1.2.4 控制系统的分类10

1.3 控制系统的过渡过程11

1.3.1 稳态与动态11

1.3.2 控制系统的过渡过程及品质指标12

1.4 过程控制系统的研究对象与任务14

习题及思考题15

第2章 工业过程数学模型16

2.1 工业过程稳态数学模型16

2.1.1 机理建模16

2.1.2 经验建模17

2.1.3 机理与经验的组合建模19

2.2 工业过程动态数学模型19

2.2.1 动态数学模型的作用和要求19

2.2.2 动态数学模型的类型20

2.2.3 建立动态数学模型的途径21

2.2.4 工业过程动态机理模型23

2.2.5 过程辨识与参数估计32

2.2.6 典型过程动态数学模型39

习题及思考题41

第3章 过程控制系统中的自动化仪表42

3.1 检测仪表42

3.1.1 测量误差42

3.1.2 仪表性能指标43

3.1.3 温度检测44

3.1.4 流量检测47

3.1.5 压力检测49

3.1.6 物位检测51

3.1.7 成分、物性参数及其他变量的检测52

3.2 变送器53

3.2.1 变送器的量程迁移和零点迁移54

3.2.2 温度变送器55

3.2.3 差压变送器56

3.2.4 智能变送器56

3.3 控制装置57

3.3.1 控制装置概述57

3.3.2 连续比例积分微分控制算法58

3.3.3 离散比例积分微分控制68

3.3.4 模拟式控制器71

3.3.5 数字式控制器72

3.3.6 可编程序控制器76

3.3.7 集散控制系统78

3.3.8 现场总线控制系统81

3.4 显示仪表83

3.4.1 仪表的显示方式83

3.4.2 数字式显示仪表84

习题及思考题85

第4章 简单控制系统86

4.1 控制系统的组成86

4.2 简单控制系统的设计88

4.2.1 控制系统设计概述88

4.2.2 被控变量与操纵变量的选择89

4.2.3 检测变送环节选择91

4.2.4 执行器（气动薄膜控制阀）的选择93

4.2.5 控制规律及控制器作用方向的选择100

4.3 简单控制系统的参数整定101

4.3.1 控制器参数整定的若干原则101

4.3.2 控制器参数的工程整定法102

4.4 控制系统的投运105

4.4.1 投运前的准备工作105

4.4.2 投运过程105

4.5 简单控制系统设计案例106

4.5.1 控制方案设计106

4.5.2 检测控制仪表的选用107

习题及思考题107

第5章 常用复杂控制系统109

5.1 串级控制系统109

5.1.1 串级控制系统的基本原理和结构109

5.1.2 串级控制系统的特点111

5.1.3 串级控制系统的设计114

5.1.4 串级控制系统控制器参数的整定116

5.1.5 串级控制系统的变型116

5.1.6 串级控制系统的应用实例118

5.2 比值控制系统119

5.2.1 比值控制系统的基本原理和主要结构形式119

5.2.2 比值系数的计算121

5.2.3 比值控制系统工程应用中的问题123

5.2.4 比值控制系统的参数整定和投运124

5.2.5 比值控制系统的应用实例124

5.3 均匀控制系统126

5.3.1 均匀控制系统的基本原理和主要结构形式126

5.3.2 均匀控制系统控制规律的选择及参数整定127

5.4 前馈控制系统128

5.4.1 前馈控制系统的基本原理128

5.4.2 前馈控制系统的主要结构形式129

5.4.3 前馈控制系统的设计及工程实施中的若干问题130

5.4.4 前馈控制系统的应用实例132

5.5 选择性控制系统133

5.5.1 选择性控制系统的基本原理和主要结构形式133

5.5.2 选择性控制系统设计和工程应用中的问题136

5.5.3 选择性控制系统的应用实例137

5.6 分程控制系统139

5.6.1 不同工况需要不同的控制手段140

5.6.2 扩大控制阀的可调范围140

5.7 双重控制系统141

5.7.1 双重控制系统的基本原理和主要结构形式141

5.7.2 双重控制系统设计和工程应用中的问题142

5.7.3 双重控制系统的应用实例142

5.8 差拍控制系统143

5.8.1 差拍控制系统的基本原理143

5.8.2 达林控制算法143

5.8.3 V.E.控制算法144

习题及思考题144

第6章 先进控制技术146

6.1 基于模型的预测控制146

6.1.1 预测控制的基本原理146

6.1.2 预测控制算法148

6.1.3 预测控制软件包的发展150

6.1.4 预测控制的工业应用150

6.2 推断控制154

6.3 软测量技术156

6.3.1 软测量技术的基本原理157

6.3.2 软测量技术的工业应用实例158

6.4 纯滞后补偿控制160

6.5 解耦控制161

6.5.1 系统的关联分析161

6.5.2 相对增益162

6.5.3 减少与解除耦合途径164

6.5.4 串接解耦控制165

6.5.5 解耦控制系统的工业应用实例167

6.6 自适应控制169

6.6.1 简单自适应控制系统170

6.6.2 模型参考型自适应控制系统172

6.6.3 自校正控制系统173

6.7 智能控制173

6.7.1 专家系统173

6.7.2 模糊控制176

6.7.3 神经网络控制179

6.8 工业生产过程监控技术182

6.8.1 过程监控的意义182

6.8.2 过程监控的一般步骤183

6.9 故障检测诊断与容错控制技术184

6.9.1 工业生产过程的故障检测与诊断的一些概念184

6.9.2 故障检测与诊断的主要方法185

6.9.3 工业生产过程容错控制技术187

6.10 工业生产过程操作优化技术188

6.10.1 操作优化的概念188

6.10.2 常用的最优化方法190

6.11 结束语191

习题及思考题191

第7章 典型过程单元控制192

7.1 流体输送设备的控制192

7.1.1 泵的控制193

7.1.2 变频调速器的应用195

7.1.3 压缩机的控制196

7.1.4 离心式压缩机的防喘振控制系统197

7.2 传热设备的控制202

7.2.1 传热设备的稳态数学模型202

7.2.2 一般传热设备的控制205

7.2.3 传热设备的热焓与热量控制方案207

7.3 蒸发器的控制208

7.3.1 蒸发器的特性209

7.3.2 蒸发器的主控制回路209

7.3.3 蒸发器的辅助控制回路211

7.4 管式加热炉的控制211

7.4.1 加热炉的简单控制212

7.4.2 加热炉的串级控制系统212

7.4.3 加热炉的安全联锁保护系统213

7.4.4 加热炉的热效率控制214

7.5 工业窑炉的控制215

7.5.1 玻璃窑炉的控制215

7.5.2 燃烧式工业窑炉的控制218

7.5.3 水泥窑炉的控制220

7.6 精馏塔的控制221

7.6.1 精馏塔的控制要求222

7.6.2 精馏塔的扰动分析223

7.6.3 精馏塔的特性224

7.6.4 精馏塔被控变量的选择228

7.6.5 精馏塔的控制方案230

7.6.6 精馏塔的先进控制235

7.6.7 精馏塔的节能控制241

7.6.8 精馏塔的优化249

7.7 化学反应器的控制253

7.7.1 化学反应器的控制要求253

7.7.2 化学反应器的热稳定性254

7.7.3 化学反应器的基本控制策略256

7.7.4 化学反应器的基本控制方案256

习题及思考题262

第8章 典型工业生产过程的控制264

8.1 常减压蒸馏过程的控制264

8.1.1 常减压过程的控制要求和目标265

8.1.2 减压精馏塔智能多变量控制系统268

8.2 催化裂化过程的控制270

8.2.1 催化裂化过程反应-再生系统的控制270

8.2.2 裂解气分馏塔的控制271

8.2.3 吸收-稳定系统的控制272

8.2.4 反应-再生专家系统273

8.3 乙烯生产过程的控制275

8.3.1 裂解过程的控制275

8.3.2 乙烯精馏塔控制279

8.3.3 乙炔加氢反应器控制282

8.4 聚合过程的控制285

8.4.1 聚对苯二甲酸乙二酯（聚酯）生产过程的控制285

8.4.2 聚氯乙烯生产过程的控制286

8.4.3 聚乙烯生产过程的控制288

8.5 生化过程的控制291

8.5.1 常用生化过程的控制292

8.5.2 啤酒发酵过程的控制294

8.5.3 典型生化过程的计算机控制295

8.6 制浆造纸过程的控制和硫酸盐法制浆过程的控制297

8.6.1 制浆造纸过程的控制298

8.6.2 硫酸盐法制浆过程的控制303

8.7 冶金过程的控制305

8.7.1 转炉炼钢过程的控制305

8.7.2 氧化转炉炼钢过程的控制307

8.7.3 初轧生产过程的控制310

8.8 电力过程的控制312

8.8.1 锅炉设备的控制312

8.8.2 电站锅炉和发电机组的协调控制321

8.9 化肥生产过程的控制324

8.9.1 合成氨生产过程的控制324

8.9.2 尿素生产过程的控制333

习题及思考题335

参考文献336