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第1章 绪论1

1.1过程控制系统的组成和分类1

1.1.1过程控制系统的组成1

1.1.2过程控制系统的分类4

1.2过程控制系统的特点6

1.3过程控制系统的发展简况7

1.4过程控制系统的控制质量指标8

本章小结10

思考题与习题11

第2章 过程参数的检测及控制仪表12

2.1测量的概念和测量方法12

2.2测量误差与仪表的精度等级13

2.2.1测量误差的分类13

2.2.2仪表的基本误差、精度等级及分度标准14

2.2.3检测仪表的组成及分类16

2.3温度测量仪表17

2.3.1温度的概念17

2.3.2工业常用接触式测温仪表20

2.3.3非接触式测温仪表25

2.3.4电动显示仪表26

2.3.5温度仪表的工程应用与选型原则32

2.4压力、压差和物位测量33

2.4.1压力、压差测量33

2.4.2物位测量36

2.5流量测量仪表40

2.5.1概述40

2.5.2差压式流量计42

2.5.3容积式流量计45

2.5.4涡轮流量计46

2.5.5涡街流量计47

2.5.6靶式流量计49

2.5.7转子流量计50

2.5.8电磁流量计50

2.5.9超声流量计51

2.6成分分析仪表52

2.6.1氧化锆氧分析仪53

2.6.2红外线气体分析器55

2.7过程控制仪表58

2.7.1概述58

2.7.2过程控制仪表的常见应用问题59

本章小结62

思考题与习题62

第3章 被控过程的数学模型64

3.1概述64

3.1.1单变量与多变量的被控过程64

3.1.2自衡过程和无自衡过程66

3.1.3被控过程数学模型的表示方法67

3.2被控过程的机理建模68

3.2.1建立自衡过程的数学模型68

3.2.2建立无自衡过程的数学模型73

3.3被控过程的实验建模75

3.3.1测取阶跃响应曲线75

3.3.2测取矩形脉冲响应曲线75

3.3.3由阶跃响应曲线辨识被控过程的模型76

3.4基于神经网络的数据建模81

3.4.1人工神经元和人工神经网络81

3.4.2典型神经网络83

3.4.3基于RBF神经网络的数据建模方法86

3.5数据与机理相结合的建模方法88

本章小结90

思考题与习题90

第4章 常规控制系统92

4.1单回路控制系统92

4.1.1概述92

4.1.2被控参数与控制参数的选择原则94

4.1.3调节阀（执行器）的选择100

4.1.4控制器的选择106

4.1.5控制器的参数整定112

4.2串级控制系统118

4.2.1概述118

4.2.2串级控制系统的特点121

4.2.3串级控制系统的设计126

4.2.4串级控制系统的应用130

4.2.5串级控制系统控制器参数的整定133

4.3前馈控制系统136

4.3.1概述136

4.3.2前馈控制系统的结构形式139

4.3.3前馈控制系统的设计与参数整定146

4.3.4前馈控制系统的应用150

4.4比值控制系统155

4.4.1概述155

4.4.2比值控制方案156

4.4.3比值控制系统的设计158

4.4.4比值控制系统的方案及参数整定161

4.5工程应用实例165

4.5.1单回路控制系统应用实例165

4.5.2串级控制系统实例分析166

4.5.3前馈控制系统应用举例168

4.5.4比值控制系统应用举例170

本章小结170

思考题与习题171

第5章 多变量过程控制系统174

5.1概述174

5.1.1系统的耦合与解耦174

5.1.2多变量系统中普遍存在的耦合现象177

5.2相对增益179

5.3解耦设计方法183

5.3.1对角矩阵解耦法183

5.3.2单位矩阵解耦法184

5.3.3前馈补偿解耦法185

5.3.4具有纯滞后耦合对象的解耦方法186

5.3.5具有大滞后耦合对象的解耦方法188

5.4解耦控制系统在实现过程中存在的问题190

5.4.1解耦控制系统的稳定性问题190

5.4.2解耦网络模型的简化191

本章小结192

思考题与习题192

第6章 推理控制194

6.1概述194

6.2推理控制系统195

6.2.1问题的提出195

6.2.2推理控制系统的组成196

6.2.3推理控制器的设计199

6.2.4推理-反馈控制系统201

6.3模型误差对系统性能的影响202

6.3.1扰动通道模型误差的影响202

6.3.2控制通道模型误差的影响203

6.4输出可测条件下的推理控制205

6.4.1系统构成206

6.4.2模型误差对系统性能的影响207

6.5多变量推理控制系统207

6.5.1多变量推理控制系统的基本结构207

6.5.2多变量推理控制器的V规范型结构209

6.5.3带时间滞后多变量系统的V规范型推理控制器设计210

6.5.4滤波矩阵的选择219

6.6推理控制系统应用实例221

6.6.1精馏塔塔顶丁烷浓度的推理控制221

6.6.2脱木素反应的推理控制223

本章小结226

思考题与习题227

第7章 预测控制228

7.1概述228

7.2预测控制的基本原理229

7.3模型算法控制231

7.3.1预测模型231

7.3.2模型校正232

7.3.3参考轨迹233

7.3.4滚动优化234

7.4动态矩阵控制的基本原理235

7.4.1预测模型235

7.4.2反馈校正236

7.4.3滚动优化236

7.4.4动态矩阵控制的基本算法237

7.4.5动态矩阵控制的性能分析244

7.5广义预测控制的基本原理247

7.5.1预测模型247

7.5.2预测模型参数的求取248

7.5.3滚动优化250

7.5.4反馈校正253

7.5.5广义预测控制的稳定性254

7.6面向实际应用中的预测控制255

7.6.1前馈-反馈预测控制255

7.6.2串级预测控制258

本章小结259

思考题与习题259

第8章 过程优化260

8.1概述260

8.1.1基本概念260

8.1.2过程优化的主要工作261

8.2过程优化模型262

8.2.1目标函数262

8.2.2决策变量264

8.2.3约束条件264

8.2.4过程优化模型的建立266

8.3过程优化模型的求解269

8.3.1优化算法的选择269

8.3.2遗传算法270

8.3.3过程优化控制的结构274

8.4大工业过程稳态优化274

8.4.1大工业过程稳态优化问题的引入274

8.4.2大工业过程稳态优化问题的数学描述277

8.4.3三种基本协调方法279

8.5过程优化实例285

8.5.1常压蒸馏过程优化285

8.5.2发酵过程补料优化285

本章小结288

思考题与习题289

第9章 过程控制系统实例290

9.1发酵过程的自动控制290

9.1.1发酵过程及其数学模型290

9.1.2发酵过程的控制294

9.2化学反应过程控制300

9.2.1化学反应过程概述300

9.2.2反应器的控制方案301

9.3加热炉过程的控制310

9.3.1概述310

9.3.2控制系统分析311

9.3.3基础控制回路原理311

9.3.4过程优化控制314

9.4锅炉过程的控制321

9.4.1概述321

9.4.2控制系统分析323

9.4.3基础控制回路原理324

9.4.4工业锅炉的优化控制分析与设计327

参考文献330