过程控制系统及工程(孙洪程)(第四版)

第1篇过程控制系统
第1章单回路反馈控制系统1
1.1单回路系统的结构组成1
1.2被控变量的选择3
1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择4
1.3.1干扰通道特性对控制质量的影响5
1.3.2控制通道特性对控制质量的影响8
1.3.3操纵变量的选择12
1.4控制阀的选择12
1.4.1控制阀口径大小的选择12
1.4.2控制阀开闭形式的选择12
1.4.3控制阀流量特性的选择13
1.4.4控制阀结构形式的选择17
1.4.5阀门定位器的选用18
1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法19
1.5.1测量滞后的影响19
1.5.2信号传送滞后的影响20
1.5.3克服测量、传送滞后的办法21
1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择22
1.6.1控制器参数对系统静态误差的影响22
1.6.2控制器参数对系统动态误差的影响24
1.6.3控制规律的选择25
1.7系统的关联及其消除方法26
1.7.1系统关联及其影响26
1.7.2分析系统关联的方法26
1.7.3削弱或消除系统间关联的方法29
1.8单回路系统的投运和整定29
1.8.1控制系统的投运30
1.8.2控制系统的整定31
本章思考题及习题36

第2章串级控制系统38
2.1串级控制系统概述38
2.2串级控制系统的实施41
2.2.1用电动Ⅲ型仪表构成串级控制方案41
2.2.2串级控制系统的实施42
2.3串级控制系统的投运和整定45
2.3.1串级控制系统的投运45
2.3.2串级控制系统的工程整定方法45
2.4串级控制系统的特点46
2.5串级系统副回路的设计51
本章思考题及习题58

第3章比值控制系统60
3.1比值控制系统概述60
3.2比值控制系统的类型60
3.2.1开环比值控制系统60
3.2.2单闭环比值控制系统60
3.2.3双闭环比值控制系统62
3.2.4其他类型的比值控制62
3.3比值系数的计算65
3.3.1流量与测量信号呈线性关系时的计算65
3.3.2流量与测量信号呈非线性关系时的计算66
3.4比值控制方案的实施67
3.4.1两类实施方案67
3.4.2比值控制方案实施举例68
3.4.3比值控制系统中非线性环节的影响70
3.4.4比值控制系统中的信号匹配问题72
3.5比值控制系统的投运与整定73
3.6比值控制系统的其他问题74
3.6.1流量测量中的压力、温度的校正74
3.6.2主、副流量的动态比值问题75
3.6.3具有逻辑规律的比值控制76
3.6.4副流量供料不足时的自动配比77
3.6.5主动量与从动量的选择78
本章思考题及习题79

第4章均匀控制系统81
4.1均匀控制问题的提出及特点81
4.2均匀控制方案82
4.2.1常用的几种结构形式82
4.2.2控制规律的选择84
4.2.3参数整定84
4.3均匀控制系统的理论分析85
4.4其他需要说明的问题87
4.4.1气体压力与流量的均匀控制87
4.4.2实现均匀控制的其他方法87
本章思考题及习题87

第5章前馈控制系统88
5.1前馈控制系统的特点88
5.2前馈控制系统的几种主要结构形式90
5.2.1单纯的前馈控制系统90
5.2.2前馈-反馈控制系统91
5.2.3前馈-串级控制系统92
5.3前馈控制规律的实施93
5.4前馈控制系统的应用95
5.5前馈控制系统的参数整定96
5.5.1Kf的整定97
5.5.2T1、T2的整定98
5.6多变量前馈控制99
5.6.1由工艺机理建立多变量前馈控制模型99
5.6.2以线性叠加为基础建立多变量前馈控制方程100
5.6.3多输入-多输出的多变量前馈控制系统101
本章思考题及习题104

第6章选择性控制系统106
6.1选择性控制系统概述106
6.2选择性控制系统的类型及应用107
6.2.1开关型选择性控制系统107
6.2.2连续型选择性控制系统108
6.2.3混合型选择性控制系统110
6.3选择性控制系统的设计111
6.4积分饱和及其防止措施112
6.4.1积分饱和的产生及其危害性112
6.4.2抗积分饱和措施114
本章思考题及习题114

第7章分程及阀位控制系统116
7.1分程控制系统116
7.1.1分程控制系统概述116
7.1.2分程控制的应用场合117
7.1.3分程控制系统控制器参数的整定120
7.1.4分程阀总流量特性的改善121
7.2阀位控制系统126
7.2.1阀位控制系统概述126
7.2.2阀位控制系统的应用126
7.2.3阀位控制系统的设计及整定128
本章思考题及习题129

第8章非线性控制系统132
8.1线性过程的非线性控制132
8.1.1液位的非线性控制132
8.1.2线性过程的其他非线性控制134
8.2非线性过程的非线性控制135
8.2.1pH控制过程的非线性控制136
8.2.2反应器的非线性控制137
本章思考题及习题138

第9章新型控制系统139
9.1纯滞后补偿控制系统139
9.1.1纯滞后补偿原理139
9.1.2纯滞后补偿控制的效果139
9.1.3史密斯补偿的实现140
9.2按计算指标及推断控制系统142
9.2.1按计算指标的控制系统142
9.2.2推断控制系统146
9.3解耦控制系统149
9.3.1关联系统解耦条件150
9.3.2解耦控制方案151
9.3.3解耦控制应用实例154
9.4预测控制系统155
9.4.1模型算法控制(MAC)156
9.4.2动态矩阵控制157
本章思考题及习题160

第2篇过程控制工程
第10章流体输送设备的控制163
10.1泵的常规控制164
10.1.1离心泵的控制方案164
10.1.2容积式泵的控制方案167
10.2压缩机的常规控制方案167
10.3离心式压缩机的防喘振控制168
10.3.1喘振现象及原因168
10.3.2防喘振控制系统170
10.3.3压缩机串、并联运行及防喘振控制174
10.4压缩机紧急停车系统175
10.5长输管线的控制179
本章思考题及习题181

第11章传热设备的控制183
11.1传热设备概述183
11.1.1传热设备的类型183
11.1.2传热设备的控制要求184
11.2传热设备的特性184
11.2.1传热设备的静态特性184
11.2.2传热设备的动态特性186
11.3一般传热设备的控制188
11.3.1换热器的控制188
11.3.2蒸汽加热器的控制189
11.3.3冷凝冷却器的控制190
11.4锅炉设备的控制191
11.4.1锅炉设备概述191
11.4.2锅炉汽包水位的控制192
11.4.3蒸汽过热系统的控制197
11.4.4锅炉燃烧过程的控制198
11.5加热炉的控制202
11.5.1采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制202
11.5.2特殊温度-流量串级控制系统203
11.6蒸发器的控制203
11.6.1蒸发器产品浓度的控制203
11.6.2蒸发器其他相关参数的控制205
本章思考题及习题205

第12章精馏塔的控制207
12.1精馏塔概述207
12.1.1精馏原理207
12.1.2精馏塔的主要干扰因素207
12.1.3精馏塔的控制要求207
12.2精馏塔的特性208
12.2.1精馏塔的静态特性208
12.2.2精馏塔的动态特性209
12.3精馏塔被控变量的选择211
12.3.1采用产品成分作为直接质量指标211
12.3.2采用温度作为间接质量指标211
12.3.3用压力补偿的温度参数作为间接指标212
12.4精馏塔的整体控制方案214
12.4.1传统的物料平衡控制214
12.4.2质量指标反馈控制214
12.4.3按两端质量指标控制216
12.4.4串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏塔中的应用217
12.4.5精馏塔塔压的控制218
12.5精馏塔的新型控制方案220
12.5.1内回流、热焓控制220
12.5.2解耦控制220
12.5.3推断控制221
12.5.4精馏塔的节能控制221
12.5.5精馏塔的*优控制224
本章思考题及习题226

第13章化学反应器的控制228
13.1化学反应器概述228
13.1.1化学反应器的类型228
13.1.2化学反应器的控制要求229
13.2反应器的特性230
13.3反应器的热稳定性分析231
13.3.1反应器静态工作点的热稳定性232
13.3.2开环不稳定、闭环稳定的条件233
13.4反应器的基本控制方案234
13.4.1反应器的温度控制234
13.4.2反应器的进料流量控制238
13.4.3反应器的压力控制239
13.5反应器的新型控制方案239
13.5.1聚合釜的温度-压力串级控制系统239
13.5.2具有压力补偿的反应釜温度控制239
13.5.3变换炉的*优控制240
13.5.4连续搅拌槽反应器的自适应控制241
13.5.5乙烯裂解炉的先进控制242
本章思考题及习题245

第14章间歇生产过程控制247
14.1间歇生产过程的特点248
14.1.1不连续性248
14.1.2非稳态248
14.1.3不确定性248
14.1.4共享资源处理248
14.1.5配方（Recipe）及其管理249
14.2间歇生产过程的控制250
14.2.1间歇生产过程的控制要求250
14.2.2间歇过程的控制功能251
14.2.3间歇过程的控制模型253
14.2.4间歇过程的控制表述方式254
14.2.5间歇过程的安全联锁系统254
14.2.6间歇过程控制系统的选型254
14.3间歇生产过程的操作和调度优化255
14.3.1间歇生产过程的优化操作255
14.3.2间歇生产过程的调度优化255
本章思考题及习题258

第15章工程图例符号与P&ID图259
15.1自动化工程中若干基本概念259
15.1.1关于“控制系统”的概念259
15.1.2自动化工程的概念259
15.1.3过程自动化工程中的控制方式259
15.1.4自控方案与P&ID图260
15.2自动化专业的工程图例符号260
15.2.1图形符号260
15.2.2位号262
15.2.3信号线263
15.3图形符号应用与P&ID图264
15.3.1图形符号应用264
15.3.2P&ID图272
本章思考题及习题274

参考文献275