过程控制工程(罗健旭)(第三版)

第1章绪论1
1．1过程控制工程课程的目的与任务1
1．2过程控制概述2
1．3过程控制的发展和趋势3
习题和思考题6
第2章过程动态数学模型7
2．1被控过程动态数学模型和建模7
2．1．1被控过程的数学模型7
2．1．2被控过程动态数学模型的建立8
2．2过程特性对控制性能指标的影响13
2．2．1自衡的非振荡过程特性对控制性能指标的影响13
2．2．2控制系统的确定14
习题和思考题15
第3章单回路控制系统16
3．1控制系统组成和控制性能指标16
3．1．1控制系统的组成16
3．1．2控制系统的控制性能指标19
3．2检测变送环节22
3．2．1检测变送环节的性能22
3．2．2检测变送信号的数据处理24
3．3执行器环节26
3．3．1执行器概述26
3．3．2控制阀流量特性28
3．3．3控制阀流量特性的选择30
3．3．4阀门定位器的正确使用33
3．3．5其他执行器34
3．4控制器的控制算法35
3．4．1模拟PID控制算法35
3．4．2数字PID控制算法44
3．4．3开关控制48
3．5控制器参数整定和控制系统投运49
3．5．1控制器参数整定原则49
3．5．2控制器参数整定方法50
3．5．3控制系统的投运和维护53
3．6简单控制系统设计实例54
3．6．1变换炉生产工艺过程简介54
3．6．2控制方案分析54
3．6．3检测变送仪表和控制仪表的选型55
习题和思考题56
第4章常用复杂控制系统58
4．1串级控制系统58
4．1．1基本原理、结构和性能分析58
4．1．2串级控制系统设计和工程应用中的问题62
4．1．3串级控制系统中控制器的参数整定和系统投运66
4．1．4串级控制系统设计示例67
4．2均匀控制系统69
4．2．1基本原理和结构69
4．2．2均匀控制系统中控制器的参数整定70
4．2．3均匀控制系统设计示例71
4．3前馈控制系统72
4．3．1基本原理、结构和性能分析72
4．3．2前馈控制系统设计和工程应用中的问题75
4．3．3前馈控制系统的参数整定和投运78
4．3．4多变量前馈控制系统78
4．3．5前馈控制系统设计示例79
4．4比值控制系统80
4．4．1基本原理、结构和性能分析80
4．4．2比值控制系统的实施81
4．4．3比值控制系统设计和工程应用中的问题83
4．4．4比值控制系统的参数整定和投运85
4．4．5比值控制系统设计示例85
4．5分程控制系统88
4．5．1基本原理、结构和性能分析88
4．5．2分程控制系统设计和工程应用中的问题88
4．5．3分程控制系统设计示例91
4．6选择性控制系统91
4．6．1基本原理、结构和性能分析91
4．6．2选择性控制系统设计和工程应用中的问题93
4．6．3选择性控制系统与其他控制系统的结合93
4．6．4选择控制系统设计示例94
4．7双重控制系统96
4．7．1基本原理、结构和性能分析96
4．7．2双重控制系统设计和工程应用中的问题97
4．7．3双重控制系统设计示例98
4．8根据模型计算的控制系统99
4．8．1根据模型计算测量值的控制系统99
4．8．2根据模型计算设定值的控制系统100
4．8．3非线性控制102
4．8．4根据模型计算的控制系统设计示例104
习题和思考题106
第5章先进控制系统109
5．1预测控制109
5．1．1预测控制109
5．1．2预测控制系统实施时的注意事项112
5．1．3预测控制系统设计示例113
5．2解耦控制118
5．2．1系统关联分析和相对增益118
5．2．2解耦控制系统的设计和工程应用中的问题121
5．2．3解耦控制系统设计示例126
5．3软测量和推断控制130
5．3．1软测量技术130
5．3．2推断控制系统132
5．3．3软测量和推断控制设计示例133
5．4时滞补偿控制134
5．4．1史密斯预估补偿控制135
5．4．2内模控制136
5．4．3增益自适应补偿控制138
5．4．4观测补偿控制138
5．4．5时滞补偿控制系统设计示例140
5．5智能控制142
5．5．1概述142
5．5．2模糊控制142
5．5．3神经网络控制146
5．5．4智能控制系统设计示例149
5．6间歇过程的控制151
5．6．1间歇过程的特点151
5．6．2间歇过程的控制152
5．6．3间歇过程控制系统的特殊控制154
5．6．4间歇生产过程的生产计划和调度155
习题和思考题159
第6章流体输送设备的控制161
6．1泵和压缩机的基本控制161
6．1．1离心泵的控制161
6．1．2容积式泵的控制163
6．1．3风机的控制164
6．1．4压缩机的控制165
6．2离心压缩机的防喘振控制166
6．2．1离心压缩机的喘振166
6．2．2离心压缩机防喘振控制系统的设计和应用时的注意事项167
6．2．3离心压缩机防喘振控制系统设计示例171
6．3变频调速技术的应用172
6．3．1概述172
6．3．2离心风机的变频调速控制174
6．3．3离心式泵的变频调速175
6．3．4变频调速控制系统设计示例176
习题和思考题178
第7章传热设备的控制179
7．1传热设备的特性179
7．1．1热量传递方式179
7．1．2换热器静态特性180
7．2一般传热设备的控制183
7．2．1一般传热设备的基本控制183
7．2．2一般传热设备的复杂控制184
7．3锅炉设备的控制185
7．3．1锅炉汽包水位的控制186
7．3．2蒸汽过热系统的控制189
7．3．3锅炉燃烧控制系统189
7．4加热炉的控制193
7．4．1加热炉的简单控制193
7．4．2加热炉的复杂控制193
7．4．3加热炉的安全联锁保护系统194
7．5蒸发器的控制195
7．5．1蒸发器的特性195
7．5．2蒸发器的控制195
7．6工业窑炉的控制196
7．6．1陶瓷窑炉的控制196
7．6．2玻璃熔窑的控制198
7．6．3水泥窑炉的控制200
习题和思考题201
第8章精馏塔的控制203
8．1概述203
8．1．1精馏塔的控制目标203
8．1．2精馏塔扰动分析205
8．2精馏塔的特性205
8．2．1物料平衡和内部物料平衡205
8．2．2能量平衡206
8．2．3进料浓度zF和流量F对产品质量的影响及控制策略208
8．2．4精馏塔动态模型210
8．3精馏塔的基本控制213
8．3．1精馏塔的被控变量213
8．3．2精馏塔的基本控制215
8．4复杂控制系统在精馏塔中的应用219
8．4．1串级控制219
8．4．2前馈-反馈控制219
8．4．3选择性控制219
8．4．4节能控制222
习题和思考题227
第9章化学反应器的控制228
9．1概述228
9．1．1化学反应器的类型和控制要求228
9．1．2化学反应器的特性229
9．2化学反应器的控制235
9．2．1出料成分的控制235
9．2．2反应过程的工艺状态参数作为间接被控变量235
9．2．3pH控制236
9．2．4化学反应器的推断控制237
9．2．5稳定外围的控制238
9．2．6开环不稳定反应器的控制239
9．3典型化学反应过程的控制系统设计示例241
9．3．1合成氨过程的控制241
9．3．2催化裂化过程反应-再生系统的控制243
习题和思考题244
附录管道仪表流程图的设计符号245
模拟试题248
参考文献250