本书以控制系统为主线,全面地介绍了过程动态特性、建模方法、控制器原理以及计算机控制系统和监控系统与在线优化控制技术等内容。既介绍简单控制系统,又阐述复杂控制系统与先进控制技术、在线优化技术以及企业信息系统,并分析控制方案,对控制器参数进行整定,对典型流程工业生产过程,如化工单元过程、炼油生产过程、火电生产过程控制、制浆造纸过程控制、啤酒及中药生产与水处理过程控制等,进行案例分析,并介绍应用现状和*新发展。
全书内容丰富,覆盖面广,系统性、先进性都很突出,强调理论联系实际,有很多工业过程控制的案例,便于学生学习与理解,直至应用。本书可以作为高校自动化专业的过程控制教材,也可供流程工业工程技术人员和管理人员自学,或作为大学本专科院校有关专业师生教学的参考资料。

第1章 概论
1.1 过程控制概况
过程控制是控制理论与工业过程、设备,以及自动化仪表和计算机工具相结合的工程应用科学。过程控制*主要的基础是自动控制理论,同时它也与相关过程机理以及自动化仪表和计算机技术密切相关。
早年的生产活动都是采用手工操作的。人们在生产实践中不断进��改进,不仅发明制造一些机器来代替人的操作,而且使这些操作能自动进行,这就产生了自动控制的概念。概括起来,形成三种基本控制原理,即前馈控制(亦可称为扰动控制)、负反馈控制(亦可称为偏差控制)和复合控制。
我们祖先发明的指南车就属于扰动控制,它是一种开环控制,根据不变性原理进行工作。当指南车受到扰动之后,而指南车的方向尚未被影响时,指南车就开始克服扰动,基本上按仍既定的方向前进。
1787年瓦特发明离心式调速器——蒸汽机的速度调节,被认为是自动控制技术走向大规模应用的一个标志性事件。瓦特发明的蒸汽机离心式调速器,就属于一种负反馈控制器,随着蒸汽机转速发生变化而偏离给定值时,离心式调速器的平衡锤的位置也随之发生变化,带动蒸汽阀门开度改变,从而使推动蒸汽机旋转的蒸汽流量随之变化,使蒸汽机的转速达到了新的平衡,实现了转速的自动控制。这属于一种根据偏差实现控制的闭环控制,它是过程控制的主要形式。1868年英国物理学家马克斯威尔,采用数学方法对瓦特调速器系统中不稳定现象的研究,开辟了自动控制作为一门科学发展的开端。
复合控制则是一种扰动控制和负反馈控制相结合的控制方法,是既能快速地克服扰动,又能克服偏差,实现高精度的控制。扰动控制虽然能实现快速控制,但一个过程受到的扰动是很多的,对每个扰动都设计控制系统,不仅会使控制系统变得太复杂,事实上也是很困难的。因此对于实际过程,可以对主要扰动采用扰动控制,对其他扰动采用偏差控制,这种复合控制可使控制方案简化,并能实现高精度的控制。
在自动控制系统中,控制器和被控对象构成一个回路(有时也含有多个回路)。回路中,把系统的输出信号直接或者经过一些环节后引回到输入端,称为反馈。反馈信号的作用方向与设定值的信号相反,缓解对象中的不平衡,这种反馈称为负反馈。反之,若反馈信号的作用方向与设定值信号相同,加剧被控对象流人量与流出量的不平衡,导致控制系统不稳定,则是正反馈。负反馈是自动控制系统中的一个重要特征,只有负反馈才能实现正确的控制作用。控制系统的设定值与负反馈信号的偏差,经过控制器的作用,其输出去控制阀,使控制对象的输出达到控制要求。控制器的作用就是控制规律,主要采用PID控制规律,它是过程控制领域*常用的一种负反馈控制,它是按偏差信号的比例控制规律(P)、积分控制规律(I)和微分控制规律(D)实现负反馈的闭环控制。
……

出版说明
前言
第1章 概论
1.1 过程控制概况
1.2 过程控制的发展
1.3 目前的主要技术和发展方向
1.4 思考题
参考文献
第2章 过程的数学模型
2.1 过程动态特性的描述方法
2.2 典型过程的动态特性
2.2.1 自衡的非振荡环节
2.2.2 自衡的振荡环节
2.2.3 无自衡的非振荡环节
2.2.4 具有反向特性的对象
2.2.5 非线性环节
2.3 控制系统其他环节的动态特性
2.3.1 控制器的特性
2.3.2 测量变送环节的特性
2.3.3 执行器的特性
2.4 过程控制系统的性能指标
2.4.1 控制系统的过渡过程
2.4.2 控制系统的性能指标
2.5 思考题
参考文献
第3章 过程模型的建模方法
3.1 过程模型的基本建模方法
3.1.1 概述
3.1.2 机理建模
3.1.3 辨识建模
3.1.4 “灰箱”建模
3.1.5 辨识算法的分类
3.2 非参数模型测试方法
3.2.1 脉冲响应函数
3.2.2 阶跃响应函数的辨识算法
3.3 参数模型辨识算法
3.3.1 *小二乘法的基本原理
3.3.2 *小二乘法存在的问题和改进途径
3.3.3 增广*小二乘法
3.3.4 多步*小二乘法
3.3.5 上述三种方法的比较
3.4 传递函数模型辨识
3.4.1 闭环系统辨识方法
3.4.2 MPSEIVl方法对象模型辨识的求解过程
3.5 回归分析建模法
3.5.1 相关分析
3.5.2 多元统计回归分析
3.5.3 多元逐步回归方法
3.5.4 主元分析法
3.5.5 部分*小二乘法
3.5.6 基于Chebyshev多项式的部分*小二乘法
3.5.7 五种建模方法比较
3.5.8 五种建模方法的源程序
3.6 思考题
参考文献
第4章 单回路控制系统
4.1 单回路控制系统的组成和分类
4.1.1 单回路控制系统的组成
4.1.2 单回路控制系统的分类
4.2 单回路控制系统比例积分微分(PID)控制
4.2.1 比例控制(P控制)
4.2.2 比例积分控制(P1控制)
4.2.3 比例积分微分控制(PID控制)
4.3 单回路控制系统方案选择
4.3.1 被控变量的选择
4.3.2 操纵变量的选择
4.4 单回路控制系统控制阀的选择
4.4.1 控制阀口径大小的选择
4.4.2 控制阀气开、气闭形式的选择
……
第5章 复杂控制系统
第6章 计算机控制系统
第7章 先进控制
第8章 在线优化控制
第9章 企业信息系统
第10章 化工单元过程控制
第11章 炼油工业生产过程控制
第12章 火力发电过程控制系统与分析
第13章 制浆造纸过程控制
第14章 啤酒、中药生产与水处理过程控制
附录