过程控制工程

　　第一篇  基本过程控制系统
　　第1章 单回路反馈控制系统
　　1．1单回路系统的结构组成
　　1．2被控变量的选择
　　1．3对象特性对控制质量的影响及控制变量的选择
　　1．3．1干扰通道特性对控制质量的影响
　　1．3．2控制通道特性对控制质量的影响
　　1．3．3控制变量的选择
　　1．4控制阀的选择
　　1．4．1控制阀口径大小的选择
　　1．4．2控制阀气开、气闭形式的选择
　　1．4．3控制阀流量特性的选择
　　1．4．4控制阀结构形式的选择
　　1．4．5阀门定位器的选用
　　1．5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法
　　1．5．1测量滞后的影响
　　1．5．2信号传送滞后的影响
　　1．5．3克服测量、传送滞后的办法
　　1．6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择
　　1．6．1控制器参数对系统静态误差的影响
　　1．6．2控制器参数对系统动态误差的影响
　　1．6．3控制规律的选择
　　1．7系统的关联及其消除方法
　　1．7．1系统关联及其影响
　　1．7．2分析系统关联的方法
　　1．7．3削弱或消除系统间关联的方法
　　1．8单回路系统的投运和整定
　　1．8．1控制系统的投运
　　1．8．2控制系统的整定
　　本章附录
　　实验一单回路控制系统组成实验
　　实验二单回路控制系统的投运和整定
　　实验三单回路控制系统的质量研究
　　本章思考题及习题
　　第2章 串级控制系统
　　2．1概述
　　2．2串级控制系统的实施
　　2．2．1用电动Ⅲ型、Ⅱ型仪表构成串级控制方案
　　2．2．2串级控制系统的实施
　　2．3串级控制系统的投运和整定
　　2．3．1串级控制系统的投运
　　2．3．2串级控制系统的工程整定方法
　　2．4串级控制系统的特点
　　2．5串级控制系统副回路的设计
　　本章附录
　　实验一串级控制系统组成实验
　　实验二串级控制系统的投运和整定
　　实验三串级控制系统主、副环抗干扰能力的比较
　　实验四串级控制系统与单回路控制系统质量的比较
　　本章思考题及习题
　　第3章 比值控制系统
　　3．1概述
　　3．2比值控制系统的类型
　　3．2．1开环比值控制系统
　　3．2．2单闭环比值控制系统
　　3．2．3双闭环比值控制系统
　　3．2．4其他类型的比值控制系统
　　3．3比值系数的计算
　　3．3．1流量与测量信号成线性关系时的计算
　　3．3．2流量与测量信号成非线性关系时的计算
　　3．4比值控制方案的实施
　　3．4．1两类实施方案
　　3．4．2比值控制方案实施举例
　　3．4．3比值控制系统中非线性环节的影响
　　3．4．4比值控制系统中的信号匹配问题
　　3．5比值控制系统的投运与整定
　　3．6比值控制系统的其他问题
　　3．6．1流量测量中的压力、温度的校正
　　3．6．2主、副流量的动态比值问题
　　3．6．3具有逻辑规律的比值控制
　　3．6．4副流量供料不足时的自动配比
　　3．6．5主动量与从动量的选择
　　本章附录比值控制系统实验
　　本章思考题及习题
　　第4章 均匀控制系统
　　4．1均匀控制问题
　　4．2均匀控制方案
　　4．2．1常用的几种结构形式
　　4．2．2控制规律的选择
　　4．2．3参数整定
　　4．3均匀控制系统的理论分析
　　4．4其他需要说明的问题
　　4．4．1气体压力与流量的均匀控制
　　4．4．2实现均匀控制的其他方法
　　本章附录均匀控制系统实验（选做）
　　本章思考题及习题
　　第5章 前馈控制系统
　　5．1前馈控制系统的特点
　　5．2前馈控制系统的几种主要结构形式
　　5．2．1单纯的前馈控制系统
　　5．2．2前馈一反馈控制系统
　　5．2．3前馈一串级控制系统
　　5．3前馈控制规律的实施
　　5．4前馈控制系统的应用
　　5．5前馈控制系统的参数整定
　　5．5．1K1的整定
　　5．5．2T1、T2的整定
　　5．6多变量前馈控制
　　5．6．1由工艺机理建立多变量前馈控制模型
　　5．6．2以线性叠加为基础建立多变量前馈控制方程
　　5．6．3多输入～多输出的多变量前馈控制系统
　　本章附录前馈控制系统实验
　　本章思考题及习题
　　第6章 选择性控制系统
　　6．1概述
　　6．2选择性控制系统的类型及应用
　　6．2．1开关型选择性控制系统
　　6．2．2连续型选择性控制系统
　　6．2．3混合型选择性控制系统
　　6．3选择性控制系统的设计
　　6．4积分饱和及其防止措施
　　6．4．1积分饱和的产生及其危害性
　　6．4．2抗积分饱和措施
　　本章附录选择性控制系统实验
　　本章思考题及习题
　　第7章 分程及阀位控制系统
　　7．1分程控制系统
　　7．1．1概述
　　7．1．2分程控制的应用场合
　　7．1．3分程控制系统控制器参数的整定
　　7．1．4分程阀总流量特性的改善
　　7．2阀位控制系统
　　7．2．1概述
　　7．2．2阀位控制系统的应用
　　7．2．3阀位控制系统的设计及整定
　　本章附录分程控制系统实验
　　本章思考题及习题
　　第二篇  先进控制系统
　　第8章 非线性控制系统
　　8．1线性过程的非线性控制
　　8．1．1液位的非线性控制
　　8．1．2线性过程的其他非线性控制
　　8．2非线性过程的非线性控制
　　8．2．1pH控制过程的非线性控制
　　8．2．2反应器的非线性控制
　　8．2．3人工智能在非线性控制中的应用
　　8．3位式控制
　　8．3．1位式控制的改进及其发展
　　8．3．2Bang—Bang控制
　　本章思考题及习题
　　第9章 纯滞后补偿控制系统
　　9．1纯滞后补偿原理
　　9．2纯滞后补偿控制的效果
　　9．3史密斯补偿的实现
　　本章思考题及习题
　　第10章 解耦控制系统
　　10．1关联系统解耦条件
　　10．2解耦控制方案
　　10．3解耦控制应用实例
　　本章思考题及习题
　　第11章 按计算指标及推断控制系统
　　11．1按计算指标的控制系统
　　11．2推断控制系统
　　本章思考题及习题
　　第12章 按z变换设计的控制系统
　　12．1最小拍控制算法
　　12．2大林（Dahlin）控制算法
　　12．3采样控制系统
　　本章思考题及习题
　　第13章 模型预测控制
　　13．1模型算法控制（MAC）
　　13．2动态矩阵控制
　　本章思考题及习题
　　第14章 其他新型控制方法
　　14．1最优控制系统
　　14．1．1最优控制问题的描述
　　14．1．2最优控制的常用求解方法
　　14．1．3最优控制的实现
　　14．2自适应控制
　　14．2．1程序自适应
　　14．2．2自校正控制
　　14．2．3模型参考自适应
　　14．3多变量现代频域方法
　　14．3．1逆奈奎斯特阵列法（INA）
　　14．3．2特征轨迹法
　　本章思考题及习题
　　第三篇  过程控制工程
　　第15章 流体输送设备的控制
　　15．1泵的常规控制
　　15．1．1离心泵的控制方案
　　15．1．2容积式泵的控制方案
　　15．2压缩机的常规控制方案
　　15．3离心式压缩机的防喘振控制
　　15．3．1喘振现象及原因
　　15．3．2防喘振控制系统
　　15．3．3压缩机串、并联运行及防喘振控制
　　15．4长输管线的控制
　　本章思考题及习题
　　第16章 传热设备的控制
　　16．1概述
　　16．1．1传热设备的类型
　　16．1．2传热设备的控制要求
　　16．2传热设备的特性
　　16．2．1传热设备的静态特性
　　16．2．2传热设备的动态特性
　　16．3一般传热设备的控制
　　16．3．1换热器的控制
　　16．3．2蒸汽加热器的控制
　　16．3．3冷凝冷却器的控制
　　16．4锅炉设备的控制
　　16．4．1概述
　　16．4．2锅炉汽包水位的控制
　　16．4．3蒸汽过热系统的控制
　　16．4．4锅炉燃烧过程的控制
　　16．5加热炉的控制
　　16．5．1采用压力平衡式控制阀（浮动阀）的控制
　　16．5．2特殊温度一流量串级控制系统
　　16．6蒸发器的控制
　　16．6．1蒸发器产品浓度的控制
　　16．6．2蒸发器其他相关参数的控制
　　本章思考题及习题
　　第17章 精馏塔的控制
　　17．1概述
　　17．1．1精馏原理
　　17．1．2精馏塔的主要干扰因素
　　17．1．3精馏塔的控制要求
　　17．2精馏塔的特性
　　17．2．1精馏塔的静态特性
　　17．2．2精馏塔的动态特性
　　17．3精馏塔被控变量的选择
　　17．3．1采用产品成分作为直接质量指标
　　17．3．2采用温度作为间接质量指标
　　17．3．3用压力补偿的温度参数作为间接指标
　　17．4精馏塔的整体控制方案
　　17．4．1传统的物料平衡控制
　　17．4．2质量指标反馈控制
　　17．4．3按两端质量指标控制
　　17．4．4串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏塔中的应用
　　17．4．5精馏塔塔压的控制
　　17．5精馏塔的新型控制方案
　　17．5．1内回流、热焓控制
　　17．5．2解耦控制
　　17．5．3推断控制
　　17．5．4精馏塔的节能控制
　　17．5．5精馏塔的最优控制
　　本章思考题及习题
　　第18章 化学反应器的控制
　　18．1概述
　　18．1．1化学反应的一些基本概念
　　18．1．2化学反应器的类型
　　18．1．3化学反应器的控制要求
　　18．2反应器的特性
　　18．3反应器的热稳定性分析
　　18．3．1反应器静态工作点的热稳定性
　　18．3．2开环不稳定。闭环稳定的条件
　　18．4反应器的基本控制方案
　　18．4．1反应器的温度控制
　　18．4．2反应器的进料流量控制
　　18．4．3反应器的压力控制
　　18．5反应器的新型控制方案
　　18．5．1聚合釜的温度一压力串级控制系统
　　18．5．2具有压力补偿的反应釜温度控制
　　18．5．3变换炉的最优控制
　　18．5．4连续搅拌槽反应器的自适应控制
　　本章思考题及习题
　　附录实验装置介绍
　　参考文献

　　    《高等学校教材：过程控制工程》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书共分三篇18章。第一篇基本过程控制系统，对工业过程中常用的或较为成熟的控制系统作了比较详细的讨论。第二篇先进控制系统，结合石油、化工、热电、轻工等工业过程中具有代表性的典型单元操作过程，从被控过程的特性、基本控制方案到新型控制方式做了简明扼要的叙述，为读者确定生产过程的控制方案打下了扎实的基础。第三篇过程控制工程，分析了流程工业中常用的流体输送设备、传热传质设备，蒸发精馏设备和各种反应器的工艺流程和典型的控制系统。
　　    《高等学校教材：过程控制工程》根据近些年来控制系统实验装置的状况，根据现在市面上常见的实验设备，在相应章节中给出了实验建议，对过程控制系统的实验目的、方法等内容作了适当的介绍。由北京化工大学信息科学与技术学院自动化系自主开发研制、采用虚拟现实技术的实验装置——微型液位实验装置已经被许多院校采用，因此《高等学校教材：过程控制工程》中也介绍了这些实验装置。此外，在每个章节的后面都附有思考题及习题，用以加深和巩固学习效果。
　　    全书共18章，其中由第1、2、3、4、5、6、7章由孙洪程编写，第8、9、10、11、12、13、14章由李大字编写，第15、16、17、18章由翁维勤编写，各章节所附思考题和习题，以及《高等学校教材：过程控制工程》的附录由孙洪程编写。
　　    《高等学校教材：过程控制工程》由浅入深、重点突出、便于自学，可作为自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材，也可作为化学工程、环境工程、生物工程等专业的选修课教材。
　　    由于编者水平所限，在内容选择、组织及编写上，难免有不妥之处，恳请读者予以指正。