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第一篇 化工过程控制：特点及有关问题 1

第1章 化工过程控制的目的 1

1.1 抑制外部扰动的影响 3

1.2 确保过程的稳定性 6

1.3 使化工过程的工况最优化 8

第2章 过程控制系统的设计概论 11

2.1 化工过程变量的分类 11

2.2 控制系统的设计要点 12

2.3 整个化工生产过程控制的概述 22

第3章 过程控制系统的硬件 25

3.1 控制系统的基本硬件 25

3.2 数字计算机在过程控制中的应用 27

第一篇重点 29

第一篇思考问题 29

第一篇参考文献 31

第一篇习题 32

第二篇 化工过程动态及静态特性的模型化 39

第4章 数学模型的建立 39

4.1 过程控制为何需要建立数学模型 39

4.2 化工过程的状态变量和状态方程 41

4.3 数学模型的辅助基本方程 47

4.4 纯滞后 50

4.5 建立数学模型的补充示例 51

4.6 模型化的难点 65

思考问题 68

第5章 建立用于控制的模型应考虑的问题 71

5.1 输入-输出模型 71

5.2 自由度 76

5.3 自由度与过程控制器 79

5.4 归纳建立过程控制用模型所涉及的问题 83

思考问题 86

第二篇参考文献 87

第二篇习题 89

第三篇 化工过程的动态特性分析 100

第6章 计算机仿真和非线性系统的线性化 100

6.1 过程动态特性的计算机仿真 100

6.2 单变量系统的线性化 102

6.3 偏差变量 106

6.4 多变量系统的线性化 107

思考问题 114

第7章 拉普拉斯变换 116

7.1 拉氏变换的定义 116

7.2 基本函数的拉氏变换 117

7.3 导数的拉氏变换 126

7.4 积分的拉氏变换 127

7.5 终值定理 128

7.6 初值定理 129

思考问题 130

第8章 用拉氏变换解线性微分方程 131

8.1 示例及求解步骤 131

8.2 拉氏反变换：海维赛展开式 133

8.3 用拉氏变换解线性微分方程的例题 140

思考问题 146

第9章 传递函数和输入-输出模型 147

9.1 单输出过程的传递函数 147

9.2 多输出过程的传递矩阵 151

9.3 传递函数的极点和零点 155

9.4 系统响应的定性分析 157

思考问题 160

第10章 一阶系统的动态特性 162

10.1 什么是一阶系统 162

10.2 模型为一阶系统的过程 163

10.3 纯容量过程的动态响应 167

10.4 一阶滞后系统的动态响应 168

10.5 具有可变时间常数及增益的一阶系统 171

思考问题 172

第11章 二阶系统的动态特性 174

11.1 什么是二阶系统 174

11.2 二阶系统的动态响应 175

11.3 作为二阶系统的多容过程 181

11.4 固有的二阶过程 189

11.5 控制器导致的二阶系统 189

思考问题 192

附录11A 固有二阶动态特性的物理系统举例 193

第12章 高阶系统的动态特性 200

12.1 N个串联的容量 200

12.2 具有纯滞后的动态系统 202

12.3 具有反向响应的动态系统 204

思考问题 207

第三篇参考文献 207

第三篇习题 210

第四篇 反馈控制系统的分析和设计 226

第13章 反馈控制概述 226

13.1 反馈控制的概念 226

13.2 反馈控制器的类型 229

13.3 测量装置(感测组件) 233

13.4 传输管线 237

13.5 执行器 238

14.1 方块图和死循环响应 241

第14章 反馈控制过程的动态特性 241

思考问题 241

14.2 比例控制对被控过程响应的影响 249

14.3 积分控制作用的影响 256

14.4 微分控制作用的影响 259

14.5 组合控制作用的影响 261

思考问题 262

第15章 反馈系统的稳定性分析 264

15.1 稳定性的概念 264

15.2 特征方程式 268

15.3 劳斯-赫尔维茨稳定判据 270

15.4 根轨迹分析 273

思考问题 278

16.1 设计问题的要点 280

第16章 反馈控制器的设计 280

16.2 单一性能准则 281

16.3 时间-积分性能准则 284

16.4 反馈控制器的选型 288

16.5 控制器参数整定 292

思考问题 297

第17章 线牲过程的频率响应分析 299

17.1 一阶系统对正弦输入的响应 299

17.2 一般线性系统的频率响应特性 302

17.3 伯德图 307

17.4 奈魁斯特图 319

思考问题 323

18.1 伯德稳定判据 325

第18章 用频率响应法设计反馈控制系统 325

18.2 增益裕量和相位裕量 329

18.3 齐格勒-尼柯尔斯参数整定法 333

18.4 奈魁斯特稳定判据 336

思考问题 339

第四篇参考文献 340

第四篇习题 343

第五篇 复杂控制系统的分析和设计 361

第19章 大纯滞后或反向响应系统的反馈控制 361

19.1 具有大纯滞后的过程 362

19.2 纯滞后补偿 364

19.3 反向力响应系统的控制 368

思考问题 371

20.1 串级控制 373

第20章 多回路控制系统 373

20.2 选择性控制系统 380

20.3 分程控制 384

思考问题 387

第21章 前馈及比值控制 388

21.1 前馈控制的概念 388

21.2 前馈控制器的设计 390

21.3 有关前馈控制器设计的实际考虑 395

21.4 前馈-反馈控制 399

21.5 比值控制 403

思考问题 405

22.1 适应性控制 406

第22章 适应性及推断控制系统 406

22.2 推断控制 412

思考问题 416

第五篇参考文献 417

第五篇习题 420

第六篇 多变量过程控制系统的设计：整个生产过程控制的介绍 430

第23章 多输入-多输出过程控制方案的综合 430

23.1 多褕入-多褕出控制系统的设计问题 431

23.2 自由度与被控及控制变量的数目 432

23.3 可供选择回路方案的制定 435

23.4 在具有相互关联单元的系统中的推广 438

思考问题 453

24.1 控制回路的关联 455

第24章 控制回路的关联和解耦 455

24.2 相对增益矩阵与回路的选择 463

24.3 非关联控制回路的设计 472

思考问题 476

第25章 整个生产过程控制系统的设计 479

25.1 过程设计与过程控制 479

25.2 甲苯加氢脱烷基制苯生产过程：示例分析 484

25.3 加氢脱烷基生产过程的物料平衡控制 487

25.4 加氢脱烷基生产过程的产品质量控制 493

25.5 有关整个生产过程控制设计的若干说明 497

思考问题 502

第六篇参考文献 504

第六篇习题 506

第七篇 数字计算机过程控制 516

第26章 数字计算机控制回路 516

26.1 数字计算机 517

26.2 计算机与过程之间的数据采集和控制接口 522

26.3 计算机控制回路 526

26.4 控制设计中的新问题 531

思考问题 533

第27章 连续时间与离散时间系统 535

27.7 连续信号的采样 535

27.2 由离散时间值复现连续信号 541

27.3 由连续模型变换为离散时间模型 545

思考问题 551

28.1 z变换的定义 553

第28章 z变换 553

28.2 基本函数的z变换 555

28.3 z变换的性质 559

28.4 z反变换 563

思考问题 568

附录28A 改进z变换 569

第29章 动态系统的离散时间响应 572

29.1 离散动态系统的响应 573

29.2 连续系统的离散时间分析和脉冲传递函数 576

29.3 死循环系统的离散时间分析 586

29.4 离散时间系统的稳定性分析 591

思考问题 596

30.1 常规控制器的数值逼近 599

第30章 数字反馈控制器的设计 599

30.2 采样的影响 603

30.3 一类不同的数字控制器 604

30.4 “振铃”与极点的位置 612

30.5 最优自动调节控制系统的设计 614

思考问题 617

第34章 过程辨识和适应性控制 620

31.1 过程辨识 620

31.2 过程辨识与适应性控制 626

思考问题 631

第七篇参考文献 633

第七篇习题 637

索引 648