过程的动态特性与控制 第2版pdf电子书版本下载

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第一部分 基本概念 2

第1章 过程控制概论 2

1.1典型的过程控制问题 2

1.2实例分析——混合过程 4

1.3过程控制方法分类 6

1.4更复杂的实例分析——精馏塔 7

1.5过程控制功能的多层体系 8

1.6控制系统设计概述 10

小结 12

习题 12

第2章 化工过程的数学模型 15

2.1动态过程模型的原理 15

2.2一般建模原则 17

2.3 自由度分析 21

2.4典型过程的动态模型 23

参考文献 37

2.5动态模型的解及数字仿真的用途 38

小结 39

参考文献 39

习题 40

第二部分 过程的动态特性 50

第3章 拉普拉斯变换 50

3.1特征函数的拉普拉斯变换 50

3.2利用拉普拉斯技术求解微分方程 54

3.3部分分式展开 56

3.4拉普拉斯变换的其他性质 62

3.5瞬态响应示例 65

习题 70

参考文献 70

小结 70

第4章 传递函数和状态空间模型 74

4.1传递函数的推导 74

4.2传递函数的性质 79

4.3非线性模型的线性化 83

4.4状态空间模型和传递函数矩阵模型 88

小结 91

参考文献 92

习题 92

第5章 一阶过程和二阶过程的动态特性 97

5.1标准过程输入 97

5.2一阶过程的响应 100

5.3积分过程的响应 104

5.4二阶过程的响应 106

习题 113

小结 113

参考文献 113

第6章 复杂过程的动态响应特性 120

6.1极点和零点及其对过程响应的影响 120

6.2纯迟延过程 125

6.3高阶传递函数的近似 130

6.4互作用和非互作用过程 133

6.5多输入－多输出过程 135

小结 137

习题 137

第7章 基于过程数据的实验建模 144

7.1基于线性或非线性回归方法的建模 145

7.2利用阶跃响应建立一阶和二阶模型 149

7.3神经网络模型 156

7.4离散时间动态模型 157

7.5基于实验数据辨识离散时间模型 159

小结 163

参考文献 163

习题 164

第三部分 反馈与前馈控制 170

第8章 反馈控制器 170

8.1前言 170

8.2基本控制模式 172

8.3比例积分微分控制器的特性 177

8.4开关控制 180

8.5反馈控制系统的典型响应 180

8.6 PID控制器的数字形式 181

习题 184

小结 184

参考文献 184

第9章 控制系统仪表 187

9.1传感器和变送器 188

9.2最终控制单元 193

9.3传输线 199

9.4仪表的精度 199

小结 204

参考文献 204

习题 205

第10章 控制系统设计概述 209

10.1引言 209

10.2工艺设计对于过程控制的影响 210

10.3过程控制的自由度 212

10.4被控变量、操作变量和被测变量的选择 215

10.5过程安全和过程控制 221

小结 226

参考文献 226

习题 228

第11章 闭环控制系统的动态特性和稳定性 231

11.1方框图表达 231

11.2闭环传递函数 234

11.3简单控制系统的闭环响应 238

11.4闭环控制系统的稳定性 245

11.5根轨迹图 253

小结 255

参考文献 255

习题 255

12.1闭环系统的性能指标 264

第12章 aPID控制器的设计、整定和故障诊断 264

12.2基于模型的设计方法 266

12.3控制器整定公式 272

12.4具有双自由度的控制器 279

12.5在线控制器整定 280

12.6常见控制回路的整定指导准则 286

12.7控制回路的故障诊断 288

小结 290

参考文献 290

习题 292

第13章 频率响应分析 297

13.1一阶过程的正弦激励 297

13.2n阶过程的正弦激励 298

13.3伯德图 302

13.4反馈控制器的频率响应特性 311

13.5奈奎斯特图 314

小结 316

参考文献 316

习题 316

第14章 基于频率响应分析的控制系统设计 320

14.1闭环特性 320

14.2伯德稳定性判据 322

14.3奈奎斯特稳定性判据 326

14.4增益和相位裕量 328

14.5闭环频率响应和灵敏度函数 330

14.6鲁棒性分析 334

小结 338

参考文献 338

习题 339

第15章 前馈控制和比值控制 343

15.1前馈控制概述 343

15.2比值控制 345

15.3基于稳态模型的前馈控制器设计 347

15.4基于动态模型的前馈控制器设计 349

15.5稳态设计方法和动态设计方法之间的关系 353

15.6前馈－反馈控制系统的结构 354

15.7前馈控制器的整定 354

小结 356

参考文献 356

习题 356

第四部分 先进过程控制 362

第16章 增强的单回路控制策略 362

16.1串级控制 362

16.2纯迟延补偿 367

16.3推理控制 370

16.4选择性控制／超驰系统 371

16.5非线性控制系统 374

16.6自适应控制系统 380

小结 381

参考文献 382

习题 383

第17章 数字采样、滤波和控制 389

17.1采样与信号重构 389

17.2信号处理和数字滤波 391

17.3数字控制中的z变换分析 396

17.4数字PID控制器的整定 403

17.5数字控制器设计中的直接综合 405

17.6最小方差控制 410

小结 411

参考文献 411

习题 412

第18章 多回路和多变量控制 418

18.1过程耦合与控制回路关联 419

18.2被控变量和操作变量的配对 424

18.3奇异值分析 431

18.4多回路PID控制系统的整定 436

18.5解耦控制与多变量控制策略 436

18.6降低控制回路关联的策略 439

小结 440

参考文献 440

习题 442

第19章 实时优化 450

19.1实时优化的基本要求 451

19.2实时优化问题的表述及求解 454

19.3无约束与约束优化 456

19.4线性规划 459

19.5二次规划和非线性规划 463

小结 466

参考文献 466

习题 467

第20章 模型预测控制 471

20.1模型预测控制概述 471

20.2单输入－单输出模型的预测 473

20.3多输入－多输出模型的预测 480

20.4模型预测控制的计算 482

20.5设定值计算 486

20.6设计参数的选择和整定参数 488

20.7 MPC的实现 493

小结 496

参考文献 496

习题 498

第21章 过程监测 500

21.1传统监测方法 501

21.2质量控制图 503

21.3统计过程控制的拓展 511

21.4多元统计技术 513

21.5控制性能监测 516

小结 517

参考文献 518

习题 519

第22章 间歇过程控制 522

22.1间歇控制系统 523

22.2顺序和逻辑控制 524

22.3间歇生产中的控制 530

22.4 Run-to-Run控制 536

22.5间歇生产管理 537

小结 541

参考文献 541

习题 542

第23章 整厂控制 546

23.1整厂控制问题 546

23.2用于整厂控制研究的假想工厂 548

23.3物料和能量的内部反馈 552

23.4过程设计和控制系统设计的交互作用 562

小结 563

参考文献 563

习题 564

第24章 整厂控制系统设计 566

24.1整厂控制系统设计的一般流程 566

24.2整厂控制系统设计的系统化方法 567

24.3实例分析：包括反应器和闪蒸装置的工厂 570

24.4控制结构对闭环响应性能的影响 583

小结 583

参考文献 584

习题 584

附录A数字过程控制系统：硬件和软件 587

附录B 用于守恒方程的热力学概念综述 599

附录C在过程控制中使用MATLAB软件 602

附录D 围线映像和幅角定理 608

附录E 在整厂控制中用到的动态模型和有关参数 611

中英文术语对照 618