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目录 1

第一章概论 1

一、过程控制的发展与趋势 1

二、过程控制工程的研究对象与任务 3

三、工业自动化仪表和过程控制计算机的现状 4

上篇 控制系统 8

第二章简单控制系统 8

第一节典型结构和控制指标 8

一、典型结构 8

二、控制指标 10

一、过程特性的类型 12

第二节过程特性 12

二、K、T、t对调节品质的影响 14

第三节检测元件及变送器的若干考虑 16

一、测量性能 16

二、动态特性 18

三、滤波及信号处理 18

第四节执行器的一些问题 20

一、执行器的类型 20

二、流量特性 21

三、S值的选取 25

四、动态特性 26

五、阀门定位器的应用 28

一、PID控制算法的一般形式 29

二、P作用控制算法 29

第五节连续PID控制算法 29

三、PI作用控制算法 32

四、积分饱和及其防止 33

五、PD作用控制算法 35

六、PID作用控制算法 37

第六节离散PID控制算法 38

一、几类离散PID控制算法 38

二、DDC 中离散PID控制算法的改进 40

三、控制度和采样周期的选择 43

用计算机实现DDC的一些问题 44

五、类似于离散PID的控制规律 46

六、连续系统方程的离散化 48

一、调节器参数整定的若干原则 51

第七节调节器参数整定和系统投运 51

二、调节器参数整定的经验方法 52

三、调节器参数整定的反应曲线法 54

四、系统搬运 56

五、系统运行及故障分析 57

第三章复杂控制系统 59

第一节串级控制系统 59

一、基本原理和结构 59

二、功能和设计准则 60

三、工程设计和实施中的一些问题 64

四、引入辅助变量的控制系统 67

第二节均匀控制系统 68

一、基本原理和结构 68

二、调节器参数整定 69

一、基本原理和结构 71

第三节比值控制系统 71

二、两种形式控制方案的比较 72

三、比值系数的设置 74

四、方案实施的若干问题 75

五、比值控制系统的几种变型 77

第四节前馈控制系统 78

一、基本原理和结构 78

二、系统设计 81

三、工程实施中的一些问题 83

第五节分程控制系统 85

一、基本原理和结构 85

第六节选择性控制系统 87

一、基本原理和结构 87

二、实施时的几个问题 87

二、工程设计和实施时的几个问题 89

三、系统示例 89

第七节按对象传递函数设计控制算法的控制系统 93

一、时滞补偿控制系统 93

二、差拍控制系统 95

三、几种改进的控制算法 97

四、动态矩阵控制 100

第八节其他复杂控制系统 102

一、采用阀位调节器（VPC）的双重控制系统 102

二、采用非线性控制规律的系统 104

三、采用计算指标的控制系统 108

四、间歇过程控制系统 109

一、状态方程和输出方程 111

第一节多变量系统的描述形式及设计要求 111

第四章多变量控制系统 111

二、传递函数矩阵 112

三、系统结构和闭环特性 113

四、设计指标 114

第二节系统间的关联和解耦 117

一、用Bristol阵列衡量系统间的关联程度 117

二、减少与解除耦合的途径 121

三、串接解耦装置的设计 124

四、解耦控制实例 126

第三节状态反馈和极点配置 128

一、状态反馈系统的概念 128

二、状态反馈系统的工程设计 130

三、确定性系统的状态观测器 133

四、随机性系统的状态估计器 134

第四节多变量控制器的频域设计法 137

一、概述 137

二、用失准角衡量系统的关联程度 138

三、特征轨线方法 139

第五章最优控制系统 145

第一节稳态最优控制系统 146

一、目标函数和自变量 146

二、稳态最优控制的应用场合 148

三、稳态最优化的算法 149

第二节动态最优控制系统 154

一、命题和目标函数 154

二、最小时间控制 156

三、线性二次型最优控制（LQR）问题 159

四、鲁棒调节器 164

一、适应控制系统的作用和类型 166

二、简单适应控制系统 166

第三节适应控制系统 166

三、模型参考型适应控制系统 168

四、自校正调节器 172

第四节递阶控制系统 174

一、多层次系统的概念 174

二、递阶控制系统的协调方法 175

参考文献 178

第一节概述 180

一、动态数学模型的作用和要求 180

第六章过程动态数学模型 180

下篇 过程控制 180

二、动态数学模型的类型 181

三、建立动态数学模型的途径 182

第二节机理模型 184

一、动态方程的一般列写方法 184

二、机理模型建立的若干例子 184

第三节过程辨识与参数估计 190

一、阶跃响应法 190

二、相关函数法 192

三、最小二乘参数估计法 199

第七章流体输送设备的控制 203

第一节概述 203

第二节泵及压缩机的控制方案 204

一、泵和管路系统的静态特性及泵的控制方案 204

二、风机和真空泵的控制方案 206

三、压缩机的控制方案 208

第三节离心式压缩机的防喘振控制 209

一、离心式压缩机的喘振 209

二、防喘振控制系统 210

三、实例分析 214

第八章传热设备的控制 218

第一节传热设备的静态特性 218

一、概述 218

二、换热器静态特性的基本方程式 219

三、换热器的静态放大系数 220

四、控制方案的分析及调节阀的选型 222

第二节传热设备的动态特性 223

一、两侧流体完全混和的换热器动态特性 224

二、套管式换热器的动态方程 225

三、套管式换热器的动态特性 227

第三节一般传热设备的控制方案 231

一、调节载热体流量 232

二、调节载热体的汽化温度 233

三、将工艺介质分路 233

四、调节传热面积 234

第四节锅炉设备的控制方案 236

一、概述 236

二、锅炉汽包水位的自动控制 237

三、蒸汽过热系统的自动控制 243

四、锅炉燃烧系统的自动控制 244

五、锅炉控制系统示例 250

第一节概述 254

第九章精馏塔的控制 254

第二节精馏塔的静态特性 255

一、总物料平衡和组分平衡 255

二、分离度 256

三、内部物料平衡 258

四、扰动的影响 259

第三节精馏塔的动态特性 260

一、二元物系精馏塔的动态特性 260

二、多元组分精馏塔的动态方程 264

三、精馏塔动态数学模型的降阶 265

四、精馏塔降阶双线性模型 267

一、塔顶（或塔底）的温度控制 269

二、灵敏板的温度控制 269

第四节精馏塔被控变量的选择 269

三、中温控制 270

四、温差控制 270

五、温差差值（双温差）控制 271

第五节精馏塔的基本控制方案 272

一、产品质量开环的控制方案 272

二、按精馏段指标的控制方案 273

三、按提馏段指标的控制方案 274

四、精馏塔的压力控制 275

第六节精馏塔的新型控制方案 278

一、内回流控制 278

二、热焓控制 279

三、解耦控制 281

四、前馈控制与推断控制 282

第七节精馏塔的节能控制方案 283

一、浮动塔压控制方案 284

二、回流量与馏出液相结合的控制 285

三、能量的综合利用控制方案 286

第八节精馏塔的计算机控制 288

一、精馏塔的常规控制系统 288

二、精馏塔的复合控制方案 289

第九节选择性控制的应用 292

一、防止液泛和漏液 292

二、精馏塔的自动开停车 293

第十章化学反应器的控制 295

第一节化学反应器的类型 295

第二节化学反应的基本规律 298

一、化学反应速度 298

二、化学平衡 300

三、转化率和停留时间的关系 302

四、化学反应器的热稳定性 302

第三节化学反应器的动态特性 305

一、化学反应器的基本方程 305

二、连续搅拌槽式反应器的动态特性 306

第四节化学反应器的控制方案 311

一、取出料的成分或反应的转化率作为被控变量 312

二、取反应过程的工艺状态参数作为被控变量 313

三、稳定外围的控制方案 316

四、开环不稳定反应器的控制 317

五、连续搅拌槽反应器的自适应控制 319

六、乙丙橡胶生产的计算机控制 322

参考文献 327