图书介绍
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- 袁德成主编 著
- 出版社： 北京：机械工业出版社
- ISBN：9787111413745
- 出版时间：2013
- 标注页数：261页
- 文件大小：66MB
- 文件页数：271页
- 主题词：过程控制
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图书目录
第一篇 过程模型1
第1章 引言1
1.1 了解要控制的对象——工艺流程1
1.2 控制系统的组成2
1.3 与控制紧密相关的操作——性能评估和过程监视3
1.4 过程控制教育4
第2章 典型过程的特征与模型描述5
2.1 液位系统5
2.1.1 单容液位对象5
2.1.2 双容液位对象7
2.1.3 三容液位对象8
2.2 反应器系统9
2.3 电机系统12
2.4 TE过程13
2.4.1 概述13
2.4.2 TE过程描述13
2.4.3 TE过程机理建模18
思考题与习题21
第3章 基于数据驱动的过程建模22
3.1 引言22
3.2 线性回归22
3.3 非线性回归24
3.4 软测量模型25
3.4.1 明确任务25
3.4.2 辅助变量的选择25
3.4.3 过程数据的处理及训练样本的确定26
3.4.4 软测量模型的建立27
3.4.5 软测量模型的在线校正29
3.5 主成分分析30
3.5.1 数据的标准化处理30
3.5.2 主成分分析的基本原理30
3.6 偏最小二乘35
思考题与习题36
第二篇 控制系统结构与算法37
第4章 单回路控制37
4.1 概述37
4.2 传感器和变送器37
4.2.1 仪表信号的标准化38
4.2.2 传感器41
4.2.3 变送器41
4.3 执行装置45
4.3.1 控制阀45
4.3.2 阀位定位器46
4.3.3 特制尺寸的控制阀46
4.3.4 控制阀的口径选择49
4.4 仪表准确度50
4.5 基本控制规律52
4.5.1 比例控制53
4.5.2 积分控制54
4.5.3 比例积分控制55
4.5.4 比例微分控制55
4.5.5 比例积分微分控制56
4.5.6 双位控制57
4.5.7 数字PID控制器58
4.6 过程控制系统设计60
4.6.1 概述60
4.6.2 被控参数、控制参数的选择61
4.6.3 确定控制方案及控制算法62
4.6.4 过程控制系统的硬件选择63
4.7 过程的安全性73
思考题与习题74
第5章 扩展的单回路控制策略75
5.1 串级控制75
5.1.1 串级控制系统的基本概念75
5.1.2 串级控制系统分析77
5.1.3 串级控制系统设计79
5.1.4 串级控制系统投运及参数整定82
5.2 时延补偿84
5.3 推断控制86
5.4 自适应控制系统89
思考题与习题91
第6章 前馈和比值控制92
6.1 前馈控制系统92
6.1.1 前馈控制的基本原理92
6.1.2 前馈控制系统的几种主要结构形式94
6.1.3 前馈-反馈控制系统94
6.1.4 前馈-串级控制系统95
6.1.5 前馈控制规律的实施96
6.1.6 前馈控制系统的应用97
6.1.7 前馈控制系统的参数整定98
6.2 比值控制概述100
6.2.1 开环比值控制系统100
6.2.2 单闭环比值控制系统100
6.2.3 双闭环比值控制系统101
6.2.4 其他类型的比值控制系统102
6.2.5 比值系数的计算103
6.2.6 比值控制方案的实施104
思考题与习题107
第7章 控制系统的结构设计108
7.1 操作变量的选择108
7.1.1 控制自由度109
7.1.2 根据工艺流程图计算控制自由度110
7.1.3 计算实例114
7.2 受控变量的选择114
7.2.1 自寻优原理115
7.2.2 基于自寻优原理选择被控变量的计算方法116
7.3 受控变量和操作变量配对的方法118
7.3.1 相对增益法118
7.3.2 Niederlinski指数计算119
思考题与习题120
第8章 面向全流程的控制系统设计方法122
8.1 自动化系统架构122
8.2 控制结构设计任务及方法122
8.2.1 Luyben建议的全流程控制设计方法123
8.2.2 集成仿真与启发式规则的全流程控制设计方法124
8.3 Skogestad提出的全流程控制系统结构设计方法125
8.3.1 用于操作的自由度126
8.3.2 全流程控制系统设计方法127
思考题与习题130
第9章 基于模型的预测控制132
9.1 概述132
9.2 模型预测控制的基本原理133
9.3 动态矩阵控制135
9.4 商品化的预测控制软件138
9.4.1 RMPCT概述及主要功能140
9.4.2 RMPCT的相关参数140
9.4.3 RMPCT的基本组成141
9.4.4 RMPCT的关键技术142
9.4.5 RMPCT的主要应用领域143
思考题与习题143
第三篇 控制系统应用144
第10章 流体输送设备的控制144
10.1 概述144
10.2 泵及压缩机的控制方案145
10.2.1 离心泵145
10.2.2 容积泵147
10.2.3 压缩机的控制148
10.3 离心式压缩机的防喘振控制149
10.3.1 喘振现象及原因149
10.3.2 防喘振控制系统150
10.4 压缩机的串并联运行及其控制151
思考题与习题152
第11章 传热设备的控制153
11.1 概述153
11.1.1 传热设备分类153
11.1.2 传热设备的静态特性154
11.1.3 传热设备的动态特性155
11.2 一般传热设备的控制156
11.2.1 载热流体流量控制157
11.2.2 载热流体汽化温度控制157
11.2.3 工艺介质分路控制158
11.2.4 传热面积控制158
11.3 加热炉的控制159
11.3.1 加热炉的简单控制159
11.3.2 加热炉的串级控制160
11.3.3 加热炉的安全联锁保护161
11.4 锅炉的控制162
11.4.1 锅炉锅筒水位控制164
11.4.2 锅炉燃烧过程控制165
11.4.3 蒸汽过热系统控制166
11.5 仿真实例166
思考题与习题171
第12章 精馏塔的控制172
12.1 概述172
12.1.1 精馏塔的控制要求172
12.1.2 精馏塔的扰动分析173
12.2 精馏塔的静态特性174
12.2.1 总物料平衡174
12.2.2 能量平衡174
12.2.3 扰动对静态的影响175
12.3 精馏塔的动态特性175
12.3.1 动态平衡方程176
12.3.2 单一塔板的动态特性178
12.3.3 精馏塔的受控变量的选择180
12.4 精馏塔的基本控制方案181
12.4.1 按精馏段指标控制182
12.4.2 按提馏段指标控制183
12.4.3 精馏塔压力控制184
12.5 二元精馏塔仿真实例186
思考题与习题191
第13章 化学反应器的控制193
13.1 化学反应和化学反应器193
13.1.1 化学反应特征193
13.1.2 化学反应器分类193
13.1.3 化学反应器的控制要求195
13.2 化学反应的基本规律195
13.2.1 反应速度方程195
13.2.2 均相反应动力学方程196
13.2.3 反应速度常数与温度的关系196
13.2.4 化学平衡197
13.3 化学反应器动态数学模型198
13.3.1 单一不可逆反应198
13.3.2 反应器-汽提塔199
13.3.3 含两种反应物的反应器-精馏塔200
13.4 化学反应器的常规控制201
13.4.1 单回路控制202
13.4.2 串级控制202
13.4.3 前馈控制203
13.4.4 分程控制203
13.4.5 分段控制204
13.5 反应器控制方案的应用204
13.5.1 反应器-精馏塔控制204
13.5.2 聚合釜内温控制205
13.5.3 聚合釜温度-压力串级控制205
13.6 仿真实例206
思考题与习题209
第14章 实时优化控制210
14.1 概述210
14.2 实时优化实现流程212
14.3 实时优化问题描述与求解214
14.4 线性规划216
14.4.1 线性规划的标准形式216
14.4.2 线性规划问题的求解方法217
14.5 非线性规划218
14.5.1 非线性规划问题描述218
14.5.2 非线性规划问题MATLAB解法218
14.5.3 二次规划219
思考题与习题220
第15章 间歇过程控制222
15.1 间歇过程控制简介222
15.1.1 间歇过程的定义222
15.1.2 间歇过程的特点222
15.1.3 间歇过程控制的研究现状223
15.2 顺序逻辑控制224
15.2.1 引言224
15.2.2 顺序控制技术的现状及进展225
15.3 批次对批次控制226
15.3.1 批次对批次控制简介226
15.3.2 典型的Run-to-Run过程举例227
15.3.3 常见的几种Run-to-Run控制器229
15.3.4 厂级控制231
15.4 指数加权移动平均控制器233
15.4.1 指数加权移动平均控制器介绍233
15.4.2 多入多出过程的双指数加权移动平均控制器238
15.4.3 多变量指数加权移动平均控制器的稳定性分析239
附录241
附录A Laplace变换241
A.1 典型函数的Laplace变换241
A.2 Laplace变换的性质与定理243
A.3 微分方程的Laplace变换解法245
A.3.1 部分分式展开法246
A.3.2 解微分方程的一般步骤248
附录B 常微分方程求解251
B.1 数值积分法251
B.2 常用方法254
B.2.1 数值积分算法计算过程254
B.2.2 积分步长的选择255
B.2.3 MATLAB的数值积分求解方法255
参考文献258