過程控制工程（第四版）

《過程控制工程（第四版）》是2020年8月1日化學工業出版社出版的圖書，作者是戴連奎，張建明，謝磊。

基本介紹

• 中文名：過程控制工程（第四版）
• 作者：戴連奎，張建明，謝磊  
• 出版社：化學工業出版社 
• 出版時間：2020年8月1日
• 頁數：298 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝 
• ISBN：9787122368416 

內容簡介

過程控制工程為自動控制學科的重要組成部分，是自動化專業學生的必修課程之一。本書是在原國家規劃教材《過程控制工程》（第三版）的基礎上重新編寫的。

全書共分12章，第1章為過程控制概論；第2～6章講述常規控制技術，內容包括過程動態建模，PID單迴路控制，前饋與比值控制，串級、均勻、選擇與分程控制等；第7、8章為先進控制技術，內容包括關聯分析與解耦設計、基於模型的控制方法等;第9章結合具體工程套用過程，詳細討論了過程控制系統的設計思想與實現方案；第10～12章為常用過程操作單元的控制方案，內容包括傳熱設備控制、精餾塔控制、化學反應過程控制等。

本書可作為高等院校自動化及相關專業高年級本科生或研究生的教材，也可供煉油、石油化工、化工、冶金、電力、輕工、環保等領域從事工業過程控制工程的技術人員參考。

目錄

1過程控制概論1

1.1控制系統的組成與目標1

1.1.1控制系統的由來1

1.1.2控制系統的組成3

1.1.3過程控制的術語與目標4

1.2控制儀表與控制裝置5

1.2.1單元組合控制儀表5

1.2.2計算機控制裝置6

1.3過程控制策略9

1.3.1反饋控制9

1.3.2前饋控制11

1.4反饋控制系統的分類12

1.5過程控制的任務和要求13

思考題與習題116

2過程動態特性17

2.1典型工業過程的動態特性17

2.1.1自衡過程17

2.1.2非自衡過程19

2.2機理建模方法21

2.2.1機理建模的步驟21

2.2.2常用的方程21

2.2.3機理建模舉例26

2.3測量變送環節31

2.3.1關於測量誤差31

2.3.2測量信號的處理32

2.4控制閥32

2.4.1控制閥概述32

2.4.2流量特性和閥門增益33

2.4.3流量特性的選擇36

2.5廣義對象及經驗建模方法38

2.5.1廣義對象的概念38

2.5.2經驗建模的步驟39

2.5.3廣義對象的測試法建模39

思考題與習題245

3反饋控制48

3.1控制系統的性能指標48

3.1.1以階躍回響曲線的特徵參數作為性能指標48

3.1.2偏差積分性能指標50

3.2三種常規的反饋控制模式51

3.2.1比例控制51

3.2.2比例積分控制52

3.2.3比例積分微分控制55

3.3PID控制器的選取與整定56

3.3.1控制器的選型56

3.3.2PID參數整定57

3.3.3PID參數自整定60

3.4單迴路反饋控制系統的投運64

思考題與習題364

4前饋控制和比值控制65

4.1前饋控制系統65

4.1.1前饋控制的基本原理65

4.1.2前饋控制系統的特點67

4.2前饋控制系統的結構形式67

4.2.1靜態前饋67

4.2.2動態前饋68

4.2.3前饋反饋控制69

4.2.4多變數前饋控制70

4.2.5用計算機實施前饋控制72

4.3比值控制系統73

4.3.1定比值控制74

4.3.2變比值控制76

4.3.3比值控制的實施77

4.3.4比值控制系統的設計與投運80

4.3.5比值控制系統中的若干問題81

思考題與習題483

5其他典型控制系統85

5.1串級控制系統85

5.1.1串級控制的概念及方框圖描述85

5.1.2串級控制系統分析86

5.1.3串級控制系統設計87

5.1.4串級控制系統舉例90

5.2均勻控制96

5.2.1均勻控制的由來96

5.2.2均勻控制的實現97

5.2.3均勻控制的控制器參數整定99

5.3選擇性控制系統99

5.3.1用於設備軟保護的選擇性控制99

5.3.2其他選擇性控制系統101

5.4分程控制系統和閥位控制系統103

5.4.1分程控制系統103

5.4.2閥位控制系統107

5.5非線性過程增益補償108

5.5.1非線性過程的特點108

5.5.2非線性增益補償方法111

5.5.3pH中和過程控制116

思考題與習題5122

6計算機控制系統125

6.1計算機控制系統概述125

6.2信號採集與處理127

6.2.1信號採集與變換127

6.2.2信號處理與數據濾波130

6.3數字PID控制算法133

6.3.1數字PID控制算式133

6.3.2數字PID改進算式134

6.3.3數字PID控制的實現137

6.4數字控制系統舉例139

6.4.1DCS（Distributed Control System）概念139

6.4.2JX-300X系統結構140

6.4.3JX-300X系統軟體144

思考題與習題6146

7多迴路控制系統分析與設計147

7.1相對增益147

7.1.1相對增益的概念148

7.1.2相對增益矩陣的計算149

7.2耦合系統的變數配對與控制參數整定151

7.2.1耦合系統的變數配對151

7.2.2耦合多迴路系統的控制參數整定153

7.3多迴路系統的解耦設計157

7.3.1基於方塊圖的線性解耦器158

7.3.2基於過程機理的非線性解耦器163

思考題與習題7165

8基於模型的控制方法167

8.1史密斯預估控制167

8.1.1史密斯補償原理167

8.1.2史密斯預估器的幾種改進方案170

8.2內模控制171

8.2.1內模控制系統的結構與性質171

8.2.2內模控制器的設計方法172

8.2.3改進型內模控制系統173

8.3模型預測控制176

8.3.1模型預測控制的基本原理177

8.3.2SISO無約束動態矩陣控制178

8.3.3MIMO受約束動態矩陣控制181

8.3.4預測控制軟體包簡介183

8.4套用示範186

8.4.1Wood-Berry塔的預測控制仿真186

8.4.2工業套用實例187

思考題與習題8191

9過程控制系統方案設計192

9.1概論192

9.2連續放熱反應釜的控制193

9.3處理廢水的氯化消毒處理198

9.4烴類廢氣收集罐的壓力控制201

思考題與習題9206

10傳熱設備的控制211

10.1傳熱設備的靜態與動態特性211

10.1.1熱量傳遞的三種方式211

10.1.2換熱設備的結構類型213

10.1.3換熱設備的靜態特性213

10.1.4換熱設備的動態特性215

10.2換熱設備的控制217

10.2.1換熱器的控制217

10.2.2蒸汽加熱器的控制218

10.2.3冷凝冷卻器的控制219

10.3加熱爐的控制220

10.3.1加熱爐的單迴路控制方案221

10.3.2加熱爐的串級控制方案222

10.4鍋爐設備的控制225

10.4.1汽包水位的控制227

10.4.2燃燒系統的控制232

10.4.3蒸汽過熱系統的控制235

思考題與習題10235

11精餾塔的控制238

11.1精餾塔的控制目標238

11.1.1質量指標238

11.1.2產品產量和能量消耗239

11.2精餾塔的靜態特性和動態特性240

11.2.1精餾塔的靜態特性240

11.2.2精餾塔的動態模型242

11.3精餾塔質量指標的選取247

11.3.1靈敏板的溫度控制247

11.3.2溫差控制248

11.3.3雙溫差控制248

11.4精餾塔的常用控制方案249

11.4.1物料平衡控制251

11.4.2精餾段質量指標控制255

11.4.3提餾段質量指標控制261

11.4.4兩端質量指標控制263

11.5精餾塔的先進控制方案267

11.5.1內回流控制267

11.5.2產品質量的軟測量與推斷控制268

11.5.3精餾塔的節能控制270

思考題與習題11272

12化學反應過程控制274

12.1化學反應過程概述274

12.1.1化學反應器的類型274

12.1.2化學反應的基本規律276

12.2化學反應器的動態數學模型279

12.2.1基本動態方程式279

12.2.2反應器的熱穩定性280

12.3反應器的基本控制方案282

12.3.1概述282

12.3.2反應器的溫度控制283

12.3.3外圍條件的穩定控制286

12.4典型反應器的控制方案設計288

12.4.1聚合反應釜的控制288

12.4.2合成氨過程的控制291

思考題與習題12297

參考文獻298