過程式控制制工程

過程式控制制工程（第三版）

作者：戴連奎、於玲、田學民、王樹青 等編著

出版日期：2012年10月 書號：978-7-122-14946-6

開本：16 裝幀：平 版次：3版1次 頁數：297頁

全書共分12章，第1章為過程式控制制概論；第2～6章講述常規控制技術，內容包括過程動態建模，PID單迴路控制，前饋與比值控制，串級、均勻、選擇與分程式控制制等；第7、8章為先進控制技術，內容包括關聯分析與解耦設計、基於模型的模型方法等；第9～12章為常用過程操作單元的控制方案，內容包括傳熱設備控制、精餾塔控制、化學反應過程式控制制及間歇過程式控制制概論。

本書可作為自動化及相關專業高年級本科生或研究生的教材，也可供煉油、石油化工、化工、冶金、電力、輕工、環保等領域從事工業過程式控制制工程的技術人員參考。

目錄

1過程式控制制概論1

11控制系統的組成與目標1

111控制系統的由來1

112控制系統的組成3

113過程式控制制的術語與目標4

12控制儀錶與控制裝置5

121單元組合控制儀錶5

122計算機控制裝置6

13過程式控制制策略9

131反饋控制9

132前饋控制11

14反饋控制系統的分類12

15過程式控制制的任務和要求13

思考題與習題116

2過程動態特性17

21典型工業過程的動態特性17

211自衡過程17

212非自衡過程19

22機理建模方法21

221機理建模的步驟21

222常用的方程21

223機理建模舉例26

23測量變送環節31

231關於測量誤差31

232測量信號的處理32

24控制閥32

241控制閥概述32

242流量特性和閥門增益33

243流量特性的選擇36

25廣義對象及經驗建模方法38

251廣義對象的概念38

252經驗建模的步驟39

253廣義對象的測試法建模39

思考題與習題245

3反饋控制48

31控制系統的性能指標48

311以階躍響應曲線的特徵參數作為性能指標48

312偏差積分性能指標50

32三種常規的反饋控制模式51

321比例控制51

322比例積分控制52

323比例積分微分控制55

33PID控制器的選取與整定56

331控制器的選型56

332PID參數整定57

333PID參數自整定60

34單迴路反饋控制系統的投運64

思考題與習題364

4前饋控制和比值控制65

41前饋控制系統65

411前饋控制的基本原理65

412前饋控制系統的特點67

42前饋控制系統的結構形式67

421靜態前饋67

422動態前饋68

423前饋反饋控制69

424多變數前饋控制70

425用計算機實施前饋控制72

43比值控制系統73

431定比值控制74

432變比值控制76

433比值控制的實施77

434比值控制系統的設計與投運80

435比值控制系統中的若干問題81

思考題與習題483

5其他典型控制系統85

51串級控制系統85

511串級控制的概念及方框圖描述85

512串級控制系統分析86

513串級控制系統設計87

514串級控制系統舉例90

52均勻控制96

521均勻控制的由來96

522均勻控制的實現97

523均勻控制的控制器參數整定99

53選擇性控制系統99

531用於設備軟保護的選擇性控制99

532其他選擇性控制系統101

54分程式控制制系統和閥位控制系統103

541分程式控制制系統103

542閥位控制系統107

55非線性過程增益補償108

551非線性過程的特點108

552非線性增益補償方法111

553pH中和過程式控制制116

思考題與習題5122

6計算機控制系統125

61計算機控制系統概述125

62信號採集與處理127

621信號採集與變換127

622信號處理與數據濾波130

63數字PID控制演演算法133

631數字PID控制算式133

632數字PID改進算式134

633數字PID控制的實現137

64數字控制系統舉例139

641DCS（Distributed Control System）概念139

642JX300X系統結構140

643JX300X系統軟體144

思考題與習題6146

7多迴路控制系統分析與設計147

71相對增益147

711相對增益的概念148

712相對增益矩陣的計算149

72耦合系統的變數配對與控制參數整定151

721耦合系統的變數配對151

722耦合多迴路系統的控制參數整定153

73多迴路系統的解耦設計157

731基於方塊圖的線性解耦器158

732基於過程機理的非線性解耦器163

思考題與習題7165

8基於模型的控制方法167

81史密斯預估控制167

811史密斯補償原理167

812史密斯預估器的幾種改進方案170

82內模控制171

821內模控制系統的結構與性質171

822內模控制器的設計方法172

823改進型內模控制系統173

83模型預測控制176

831模型預測控制的基本原理177

832SISO無約束動態矩陣控制178

833MIMO受約束動態矩陣控制181

834預測控制軟體包簡介183

84應用示範186

841WoodBerry塔的預測控制模擬186

842工業應用實例187

思考題與習題8191

9間歇過程式控制制192

91間歇生產過程及控制192

911概述192

912間歇生產過程式控制制系統193

92順序邏輯控制194

93間歇生產過程中的控制197

931間歇生產過程的特殊控制方法197

932間歇反應器的控制200

94批次對批次（RuntoRun）控制203

941概述203

942指數加權移動平均控制演演算法204

943應用示例205

95間歇生產過程管理207

951處方（Recipe）和配方的管理207

952間歇生產過程計劃與調度207

思考題與習題9209

10傳熱設備的控制211

101傳熱設備的靜態與動態特性211

1011熱量傳遞的三種方式211

1012換熱設備的結構類型213

1013換熱設備的靜態特性213

1014換熱設備的動態特性215

102換熱設備的控制217

1021換熱器的控制217

1022蒸汽加熱器的控制218

1023冷凝冷卻器的控制219

103加熱爐的控制220

1031加熱爐的單迴路控制方案221

1032加熱爐的串級控制方案222

104鍋爐設備的控制225

1041汽包水位的控制227

1042燃燒系統的控制232

1043蒸汽過熱系統的控制235

思考題與習題10235

11精餾塔的控制238

111精餾塔的控制目標238

1111質量指標238

1112產品產量和能量消耗239

112精餾塔的靜態特性和動態特性240

1121精餾塔的靜態特性240

1122精餾塔的動態模型242

113精餾塔質量指標的選取247

1131靈敏板的溫度控制247

1132溫差控制248

1133雙溫差控制248

114精餾塔的常用控制方案249

1141物料平衡控制251

1142精餾段質量指標控制255

1143提餾段質量指標控制261

1144兩端質量指標控制263

115精餾塔的先進控制方案267

1151內迴流控制267

1152產品質量的軟測量與推斷控制268

1153精餾塔的節能控制270

思考題與習題11272

12化學反應過程式控制制274

121化學反應過程概述274

1211化學反應器的類型274

1212化學反應的基本規律276

122化學反應器的動態數學模型279

1221基本動態方程式279

1222反應器的熱穩定性280

123反應器的基本控制方案282

1231概述282

1232反應器的溫度控制283

1233外圍條件的穩定控制286

124典型反應器的控制方案設計288

1241聚合反應釜的控制288

1242合成氨過程的控制291

思考題與習題12297

參考文獻298