過程控制工程

緒論
一、過程控制的發(fā)展與趨勢
二、過程控制工程的研究對象與任務
習題
上篇 控制系統(tǒng)
第一章 簡單控制系統(tǒng)
第一節(jié) 典型結(jié)構(gòu)和控制指標
一、典型結(jié)構(gòu)
二、控制指標
第二節(jié) 過程特性與動態(tài)模型建立
一、過程特性的類型
二、K、T、t對控制品質(zhì)的影響
三、過程動態(tài)模型建立的辨識方法
四、過程動態(tài)機理模型的列寫方法
第三節(jié) 檢測信號的獲取與處理加工
一、測量性能
二、動態(tài)特性
三、濾波和信號處理
第四節(jié) 執(zhí)行器的若干問題
一、執(zhí)行器的類型
二、流量特性
三、S值的選擇
四、動態(tài)特性
五、閥門定位器的應用
第五節(jié) 連續(xù)PID控制算法
一、PID控制算法的一般形式
二、P作用控制算法
三、PI作用控制算法
四、積分飽和及其防止
五、PD作用控制算法
六、PID作用控制算法
第六節(jié) 離散PID控制算法
一、幾類離散PID控制算法
二、直接數(shù)字控制（DDC）中離散PID控制算法的改進
三、控制度和采樣周期的選擇
四、用計算機實現(xiàn)直接數(shù)字控制的一些問題
五、連續(xù)系統(tǒng)方程的離散化
第七節(jié) 控制器參數(shù)工程整定
一、控制器參數(shù)整定的若干原則
二、控制器參數(shù)整定的經(jīng)驗方法
三、控制器參數(shù)整定的反應曲線法
四、系統(tǒng)的投運和維護
第八節(jié) 與PID控制密切相關的幾類系統(tǒng)
一、二維PID控制系統(tǒng)
二、時間比例控制系統(tǒng)
三、差拍控制系統(tǒng)
四、自整定控制器
習題
第二章 常用復雜控制系統(tǒng)
第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、功能和設計準則
三、工程設計和實施中的一些問題
四、引入輔助變量的控制系統(tǒng)
第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、控制器參數(shù)整定
第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、兩種形式控制方案的比較
三、比值系數(shù)的設置
四、方案實施的若干問題
五、比值控制系統(tǒng)的幾種變型
第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、系統(tǒng)設計
三、工程實施中的一些問題
第五節(jié) 分程控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、實施時的幾個問題
第六節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、工程設計和實施時的幾個問題
三、系統(tǒng)示例
第七節(jié) 雙重控制（閥位控制）系統(tǒng)
一、基本原理和結(jié)構(gòu)
二、系統(tǒng)分析
習題
第三章 先進控制系統(tǒng)
第一節(jié) 狀態(tài)反饋控制
一、系統(tǒng)的描述形式
二、狀態(tài)反饋與極點配置
三、狀態(tài)反饋系統(tǒng)的工程設計
四、確定性系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器
五、隨機性系統(tǒng)的狀態(tài)估計器
第二節(jié) 動態(tài)最優(yōu)控制系統(tǒng)
一、命題描述
二、極小值原理簡介
三、時間最短控制
四、線性二次型最優(yōu)控制（LQR）
五、高斯分布下的線性二次型最優(yōu)控制（LQG）
六、最小方差控制（MV控制）
第三節(jié) 預測控制系統(tǒng)
一、基本情況
二、動態(tài)矩陣控制（DMC）的基本算法
三、DMC算法的參數(shù)選擇和品質(zhì)分析
四、有約束的多變量DMC
五、其他的預測控制算法
六、DMC應用實例
第四節(jié) 解耦控制系統(tǒng)
一、系統(tǒng)間的關聯(lián)和關聯(lián)程度的衡量
二、減少與解除耦合的途徑
三、串接解耦裝置的設計
四、解耦控制實例
第五節(jié) 軟測量技術(shù)和推斷控制系統(tǒng)
一、軟測量的意義
二、軟測量方法
三、狹義的推斷控制
四、廣義的推斷控制
第六節(jié) 適應控制系統(tǒng)
一、適應控制系統(tǒng)的作用和類型
二、簡單適應控制系統(tǒng)
三、模型參考型適應控制系統(tǒng)
四、自校正調(diào)節(jié)器
第七節(jié) 魯棒控制系統(tǒng)
一、對象的不確定性和系統(tǒng)的魯棒性
二、H∞和H2范數(shù)
三、標準H∞控制問題
四、H∞控制問題的求解
第八節(jié) 時滯補償控制系統(tǒng)
一、Smith預估器原理
二、改進方案
第九節(jié) 智能控制系統(tǒng)
一、智能控制的發(fā)展
二、模糊控制
三、專家規(guī)則控制
四、神經(jīng)網(wǎng)絡控制
習題
第四章 優(yōu)化和綜合自動化系統(tǒng)
第一節(jié) 操作優(yōu)化的命題和意義
一、優(yōu)化的類型和命題
二、操作優(yōu)化的正確選點
三、約束條件
第二節(jié) 最優(yōu)化方法
一、最優(yōu)化方法的類型和算法性能的評價
二、求導法
三、線性規(guī)劃（LP）法
四、數(shù)值搜索法
五、梯度法
六、用于復雜過程優(yōu)化的逐決二次規(guī)劃（SQP）法
七、隨機優(yōu)化方法
第三節(jié) 操作優(yōu)化示例
一、工藝說明及優(yōu)化要求
二、相關函數(shù)積分法——一種不需模型的優(yōu)化方法
三、酮苯脫錯的操作優(yōu)化
第四節(jié) 統(tǒng)計過程控制（SPC）
一、基本概念
二、Shewhart控制圖和x－R圖
三、多元投影方法
第五節(jié) 故障檢測診斷（FDD）和容錯控制
一、可靠性工程基本概念
二、故障檢測和診斷的一些概念
三、故障檢測和診斷的主要方法
四、過失誤差檢測和數(shù)據(jù)校正
五、工況監(jiān)測系統(tǒng)
六、容錯控制系統(tǒng)
第六節(jié) 生產(chǎn)計劃和調(diào)度
一、計劃和調(diào)度命題的意義
二、計劃和調(diào)度的一些原則
三、間歇型生產(chǎn)過程的調(diào)度
第七節(jié) 綜合自動化系統(tǒng)
一、綜合自動化的意義
二、綜合自動化系統(tǒng)的特點
三、現(xiàn)場總線和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
四、網(wǎng)絡化
習題
參考文獻
下篇 過程控制
第五章 流體輸送設備的控制
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 泵及壓縮機的控制
一、離心泵的控制
二、容積式泵的控制
三、風機的控制
四、真空泵的控制
五、壓縮機的控制
六、變頻調(diào)速器的應用
第三節(jié) 離心式壓縮機的防喘振控制
一、離心式壓縮機的喘振
二、防喘振控制系統(tǒng)
三、實例分析
習題
第六章 傳熱設備的控制
第一節(jié) 傳熱設備的靜態(tài)特性
一、概述
二、換熱器靜態(tài)特性的基本方程式
三、換熱器的靜態(tài)放大系數(shù)
四、控制方案的分析及調(diào)節(jié)閥的選型
第二節(jié) 傳熱設備的動態(tài)特性
一、兩側(cè)流體完全混合的換熱器動態(tài)特性
二、套管式換熱器的動態(tài)方程
三、套管式換熱器的動態(tài)特性
第三節(jié) 一般傳熱設備的控制
一、調(diào)節(jié)載熱體流量
二、調(diào)節(jié)載熱體的汽化溫度
三、工藝介質(zhì)分路
四、調(diào)節(jié)傳熱面積
第四節(jié) 復雜控制系統(tǒng)的應用
一、前像-反饋控制
二、熱焓控制
三、熱量控制
四、選擇性控制
第五節(jié) 鍋爐設備的控制
一、概述
二、鍋爐汽包水位的控制
三、蒸汽過熱系統(tǒng)的控制
四、鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制
五、采用集散控制系統(tǒng)的鍋爐控制實例
六、采用可編程控制器的鍋爐控制實例
第六節(jié) 蒸發(fā)器的控制
一、蒸發(fā)器的特性
二、蒸發(fā)器的主控制回路
三、蒸發(fā)器的輔助控制回路
第七節(jié) 窯爐的控制
一、陶瓷窯爐的控制
二、玻璃窯爐的控制
三、水泥窯爐的控制
習題
第七章 精餾塔的控制
第一節(jié) 概述
一、精餾塔的控制要求
二、精餾塔的擾動分析
第二節(jié) 精餾塔的特性
一、物料平衡和內(nèi)部物料平衡
一、能量平衡關系
三、進料濃度ZF和流量F對產(chǎn)品質(zhì)量影響
四、二元物系精餾塔的動態(tài)特性
五、多元組分精餾塔的動態(tài)方程
第三節(jié) 精餾塔被控變量的選擇
一、采用溫度作為間接質(zhì)量指標
二、采用壓力補償?shù)臏囟茸鳛殚g接質(zhì)量指標
第四節(jié) 精餾塔的基本控制
一、產(chǎn)品質(zhì)量開環(huán)的控制
二、按精餾段指標的控制
三、按提餾段指標的控制
四、精餾塔的壓力控制
第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)在精餾塔中的應用
一、串級控制系統(tǒng)
二、前饋控制系統(tǒng)
三、選擇性控制系統(tǒng)
第六節(jié) 精餾塔的節(jié)能控制
一、浮動塔壓控制
二、能量的綜合利用控制
三、產(chǎn)品質(zhì)量的“卡邊”控制
四、雙重控制的應用
五、控制兩端產(chǎn)品質(zhì)量
第七節(jié) 精餾塔的先進控制
一、軟測量和推斷控制
二、預測控制
三、專家系統(tǒng)
第八節(jié) 精餾塔的計算機優(yōu)化控制
一、精餾塔的計算機控制
二、精餾塔的優(yōu)化控制
習題
第八章 化學反應器的控制
第一節(jié) 化學反應器的類型
第二節(jié) 化學反應的基本規(guī)律
一、化學反應速度
二、化學平衡
三、轉(zhuǎn)化率和停留時間的關系
四、化學反應器的熱穩(wěn)定性
第三節(jié) 化學反應器的動態(tài)特性
一、化學反應器的基本方程
二、連續(xù)攪拌槽式反應器的動態(tài)特性
第四節(jié) 化學反應器的控制
一、取出料的成分作為被控變量
二、取反應過程的工藝狀態(tài)參數(shù)作為被控變量
三、pH控制
四、化學反應器的推斷控制
五、穩(wěn)定外圍的控制
六、開壞不穩(wěn)定反應器的控制
七、連續(xù)攪拌槽反應器的自適應控制
第五節(jié) 典型化學反應器的控制
一、聚合反應釜的控制
二、FCCU反／再系統(tǒng)多變量預估控制
三、乙烯裝置裂解爐的控制
四、合成氨裝置的主要控制系統(tǒng)
五、連續(xù)重整裝置先進多變量控制策略
習題
參考文獻