工程應用型自動化專業係列教材：過程控製 9787040373936 高等教育齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳雪亭，張日東，左燕 等，薛安剋，孔亞廣 著

圖書標籤:

• 過程控製
• 自動化
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• 控製工程
• 工業自動化
• 化學工程
• 電氣工程
• 係統控製

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040373936

商品編碼：29423746845

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名：工程應用型自動化專業係列教材：過程控製

定價：23.50元

作者：陳雪亭,張日東,左燕 等,薛安剋,孔亞廣

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787040373936

字數：

頁碼：218

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《工程應用型自動化專業係列教材：過程控製》以工業過程控製典型應用技術為主，內容覆蓋過程特性、控製技術、控製係統和執行器、工程設計規範及應用範例等。全書共分12章：第1章為緒論，介紹過程控製係統的組成及相關技術指標；第2章為過程建模與過程特性，主要介紹典型過程特性及其數學描述，並介紹過程特性參數的獲取方法；第3章為簡單控製係統，主要包括簡單控製係統的設計及參數整定技術；第4章為復雜控製係統，包括串級、前饋、比值、均勻、分程、選擇等；第5章為過程計算機控製係統，包括計算機控製係統的典型結構以及主要計算機控製産品介紹；第6章為流體輸送設備控製，介紹離心泵及離心壓縮機的控製；第7章為反應器控製，介紹典型反應器的基本控製方案；第8章為傳熱設備控製，介紹瞭換熱器傳熱過程的動態特性及基本控製方案；第9章為精餾塔控製係統，介紹瞭精餾塔的原理及基本控製方案；第10章為火力發電廠大型單元機組的自動控製，介紹瞭單元機組控製係統、鍋爐燃燒係統的控製、鍋爐給水控製係統及蒸汽溫度控製係統；第11章為冶金工業過程控製，簡要介紹瞭氧氣轉爐煉鋼控製和初軋生産過程的控製；第12章為間歇過程控製，介紹瞭間歇生産過程的特點及間歇過程控製方案。
　　《工程應用型自動化專業係列教材：過程控製》重在理論聯係實際，注重控製工程應用背景及控製係統體係的描述，介紹基本分析方法時，對問題的引齣給予足夠的重視。在相應章節介紹瞭基本分析方法後，盡量給齣相應的工程實例進行分析。
　　《工程應用型自動化專業係列教材：過程控製》既可作為大專院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業的教材，也適用於從事測量、檢測、控製等係統研究、設計和開發的科研與工程技術人員參考。

目錄

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第1章 緒論
1.1 概述
1.2 過程控製係統
1.2.1 過程控製係統的組成
1.2.2 過程控製係統的分類
1.2.3 過程控製係統結構及方框圖
1.2.4 控製工藝圖的組成及符號解釋
1.3 過渡過程及品質指標
1.3.1 穩態性能指標
1.3.2 動態性能指標
1.4 小結
習題

第2章 過程建模與過程特性
2.1 典型受控過程
2.1.1 過程的數學描述
2.1.2 純滯後過程
2.1.3 單容過程
2.1.4 多容過程
2.1.5 具備反嚮特性的過程
2.1.6 不穩定過程
2.1.7 過程特性參數
2.2 過程數學模型建立
2.2.1 機理建模方法
2.2.2 實驗建模方法
2.3 小結
習題

第3章 簡單控製係統
3.1 簡單控製係統結構組成
3.1.1 儲液罐液位控製係統
3.1.2 蒸汽加熱器溫度控製係統
3.1.3 簡單控製係統組成
3.2 簡單控製係統的設計
3.2.1 簡單控製係統設計舉例
3.2.2 係統設計原則與步驟
3.2.3 對象特性對控製質量的影響
3.2.4 被控變量的選擇
3.2.5 操縱變量的選擇
3.2.6 控製係統的調試與投運
3.3 控製器及其參數整定
3.3.1 三種常規的控製規律
3.3.2 控製器的選型
3.3.3 控製器參數的工程整定
3.4 調節閥
3.4.1 氣動調節閥的結構
3.4.2 調節閥流量特性
3.4.3 氣動調節閥選型
3.5 小結
習題

第4章 復雜控製係統
4.1 串級控製係統
4.1.1 工作原理及分析
4.1.2 係統設計
4.1.3 調節器選型及參數整定
4.2 前饋控製係統
4.2.1 前饋控製係統的幾種結構形式
4.2.2 前饋控製規律的實施
4.3 大遲延過程係統
4.3.1 常規控製方案的設計與實現
4.3.2 預估補償控製方案的設計與實現
4.4 比值控製係統
4.4.1 比值控製係統的類型
4.4.2 比值係數的計算
4.4.3 比值控製方案的實施
4.4.4 比值控製係統的投運和整定
4.5 均勻控製係統
4.5.1 均勻控製係統的由來和目的
4.5.2 均勻控製的特點
4.5.3 均勻控製方案
4.6 分程控製係統
4.6.1 分程控製係統的基本概念
4.6.2 分程控製係統的方案實施
4.7 選擇性控製係統
4.7.1 概述
4.7.2 選擇控製設計應用
4.7.3 其他選擇控製係統
4.8 閥位控製係統
4.8.1 概述
4.8.2 閥位控製係統的工作原理
4.9 非綫性控製係統
4.10 小結
習題

第5章 過程計算機控製係統
5.1 計算機控製係統的組成及分類
5.1.1 計算機控製係統的組成
5.1.2 計算機控製係統的分類
5.2 分布式計算機控製係統
5.2.1 概述
5.2.2 DCS的網鉻結構及功能
5.2.3 DCS的硬件結構及功能
5.2.4 DCS的軟件結構及功能
5.2.5 DCS的工程化設計
5.3 典型DCS控製係統
5.3.1 和利時DCS控製係統
5.3.2 Honey WellPKS控製係統
5.4 小結
習題

第6章 流體輸送設備控製
6.1 泵和壓縮機的基本控製
6.1.1 離心泵的工作原理
6.1.2 離心泵的工作特性
6.1.3 離心泵的控製方案
6.2 離心壓縮機防喘振控製
6.2.1 離心壓縮機的喘振
6.2.2 離心壓縮機防喘振控製係統的設計
6.2.3 測量齣口流量的可變極限流量防喘振控製
6.2.4 離心壓縮機串並聯時的防喘振控製
6.3 小結
習題

第7章 反應器控製
7.1 概述
7.1.1 化學反應的基本規律
7.1.2 反應器溫度數學模型
7.2 反應器的基本控製方案
7.2.1 反應器的齣料壓力控製
7.2.2 反應器的串級控製與分段
……
第8章 傳熱設備控製
第9章 精餾塔控製係統
第10章 火力發電廠大型單元機組的自動控製
第11章 冶金工業過程控製
第12章 間歇過程控製

作者介紹

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文摘

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序言

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第1章 緒論
1.1 概述
1.2 過程控製係統
1.2.1 過程控製係統的組成
1.2.2 過程控製係統的分類
1.2.3 過程控製係統結構及方框圖
1.2.4 控製工藝圖的組成及符號解釋
1.3 過渡過程及品質指標
1.3.1 穩態性能指標
1.3.2 動態性能指標
1.4 小結
習題

第2章 過程建模與過程特性
2.1 典型受控過程
2.1.1 過程的數學描述
2.1.2 純滯後過程
2.1.3 單容過程
2.1.4 多容過程
2.1.5 具備反嚮特性的過程
2.1.6 不穩定過程
2.1.7 過程特性參數
2.2 過程數學模型建立
2.2.1 機理建模方法
2.2.2 實驗建模方法
2.3 小結
習題

第3章 簡單控製係統
3.1 簡單控製係統結構組成
3.1.1 儲液罐液位控製係統
3.1.2 蒸汽加熱器溫度控製係統
3.1.3 簡單控製係統組成
3.2 簡單控製係統的設計
3.2.1 簡單控製係統設計舉例
3.2.2 係統設計原則與步驟
3.2.3 對象特性對控製質量的影響
3.2.4 被控變量的選擇
3.2.5 操縱變量的選擇
3.2.6 控製係統的調試與投運
3.3 控製器及其參數整定
3.3.1 三種常規的控製規律
3.3.2 控製器的選型
3.3.3 控製器參數的工程整定
3.4 調節閥
3.4.1 氣動調節閥的結構
3.4.2 調節閥流量特性
3.4.3 氣動調節閥選型
3.5 小結
習題

第4章 復雜控製係統
4.1 串級控製係統
4.1.1 工作原理及分析
4.1.2 係統設計
4.1.3 調節器選型及參數整定
4.2 前饋控製係統
4.2.1 前饋控製係統的幾種結構形式
4.2.2 前饋控製規律的實施
4.3 大遲延過程係統
4.3.1 常規控製方案的設計與實現
4.3.2 預估補償控製方案的設計與實現
4.4 比值控製係統
4.4.1 比值控製係統的類型
4.4.2 比值係數的計算
4.4.3 比值控製方案的實施
4.4.4 比值控製係統的投運和整定
4.5 均勻控製係統
4.5.1 均勻控製係統的由來和目的
4.5.2 均勻控製的特點
4.5.3 均勻控製方案
4.6 分程控製係統
4.6.1 分程控製係統的基本概念
4.6.2 分程控製係統的方案實施
4.7 選擇性控製係統
4.7.1 概述
4.7.2 選擇控製設計應用
4.7.3 其他選擇控製係統
4.8 閥位控製係統
4.8.1 概述
4.8.2 閥位控製係統的工作原理
4.9 非綫性控製係統
4.10 小結
習題

第5章 過程計算機控製係統
5.1 計算機控製係統的組成及分類
5.1.1 計算機控製係統的組成
5.1.2 計算機控製係統的分類
5.2 分布式計算機控製係統
5.2.1 概述
5.2.2 DCS的網鉻結構及功能
5.2.3 DCS的硬件結構及功能
5.2.4 DCS的軟件結構及功能
5.2.5 DCS的工程化設計
5.3 典型DCS控製係統
5.3.1 和利時DCS控製係統
5.3.2 Honey WellPKS控製係統
5.4 小結
習題

第6章 流體輸送設備控製
6.1 泵和壓縮機的基本控製
6.1.1 離心泵的工作原理
6.1.2 離心泵的工作特性
6.1.3 離心泵的控製方案
6.2 離心壓縮機防喘振控製
6.2.1 離心壓縮機的喘振
6.2.2 離心壓縮機防喘振控製係統的設計
6.2.3 測量齣口流量的可變極限流量防喘振控製
6.2.4 離心壓縮機串並聯時的防喘振控製
6.3 小結
習題

第7章 反應器控製
7.1 概述
7.1.1 化學反應的基本規律
7.1.2 反應器溫度數學模型
7.2 反應器的基本控製方案
7.2.1 反應器的齣料壓力控製
7.2.2 反應器的串級控製與分段
……
第8章 傳熱設備控製
第9章 精餾塔控製係統
第10章 火力發電廠大型單元機組的自動控製
第11章 冶金工業過程控製
第12章 間歇過程控製

過程控製：自動化工程的基石與發展 在現代工業生産的滾滾洪流中，自動化已經成為提升效率、保障安全、優化質量的核心驅動力。而這一切的實現，離不開精準、穩定且高效的“過程控製”技術。本書正是基於這一核心理念，旨在為廣大工程技術人員和相關專業學生提供一個係統、深入的學習平颱，全麵闡釋過程控製的原理、方法與應用。 第一部分：過程控製基礎理論 本書的開篇，將帶您走進過程控製的廣闊天地，打下堅實的基礎。我們首先會從自動化係統的基本概念入手，明確過程控製在整個自動化體係中所扮演的角色。這包括對工業生産過程中“過程”的定義，以及“控製”的目的與意義，例如穩定生産、提高産量、降低能耗、保障安全等。 接著，我們將深入探討過程對象的特性。工業過程往往具有動態性、非綫性、時滯、耦閤等復雜特徵。理解這些特性是設計有效控製係統的前提。本書將係統介紹如何對過程對象進行數學建模，包括機理建模（基於物理原理推導）和辨識建模（基於實驗數據獲取模型）。常見的模型類型，如微分方程模型、傳遞函數模型、狀態空間模型等，都將得到詳細講解，並輔以豐富的工程實例，幫助讀者掌握模型的建立與應用。 隨後，我們會聚焦於過程控製的基本組成部分，即傳感器、變送器、控製器、執行器以及它們之間的連接。對各類傳感器的原理、選型、安裝要求進行詳盡介紹，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器等。同時，也將深入分析變送器的作用，以及執行器（如閥門、泵、電機等）的類型、選型及動態特性。 控製器是過程控製的核心，本書將對其發展曆程和基本類型進行梳理。從早期的繼電器控製，到經典的PID控製，再到數字控製，每一個環節都將得到細緻的講解。PID（比例-積分-微分）控製器作為工業界應用最廣泛的控製器，其原理、參數整定方法（如經驗法、Ziegler-Nichols法、臨界比例法等）以及各種改進算法（如抗積分飽和、防微分先行等）將是重點內容。 第二部分：過程控製係統設計與實現 在掌握瞭基礎理論後，本書將引導讀者進入過程控製係統的設計與實現階段。 1. 控製係統分析與設計 穩定性分析： 深入講解控製係統穩定性的概念，包括平衡點穩定性、Lyapunov穩定性以及頻率域（Nyquist判據、Bode圖）和時域（根軌跡法）的穩定性分析方法。 性能指標： 定義和分析控製係統的性能指標，如超調量、調節時間、穩態誤差、峰值時間等，並闡述如何根據不同應用場景選擇閤適的性能指標。 經典控製理論： 詳細闡述如何利用傳遞函數和頻率響應來設計控製器，包括超前/滯後校正、PID控製器參數整定等。 現代控製理論： 介紹基於狀態空間模型的狀態反饋控製，包括極點配置、觀測器設計等。對於非綫性係統，將探討綫性化方法及其應用。 2. 數字過程控製係統 隨著計算機技術的發展，數字控製已經成為主流。本書將詳細介紹數字控製係統的基本原理，包括采樣定理、脈衝采樣、零階保持器等。 離散時間係統建模： 介紹如何將連續時間係統模型轉化為離散時間模型，如Z變換的應用。 數字控製器設計： 講解如何設計適用於數字實現的控製器，包括零極點匹配法、歐拉法等。 微處理器在過程控製中的應用： 介紹如何利用微處理器（如單片機、DSP）實現數字控製器，以及相關的硬件選型與軟件設計。 3. 分布式控製係統（DCS）與可編程邏輯控製器（PLC） 分布式控製係統（DCS）和可編程邏輯控製器（PLC）是現代工業自動化中不可或缺的組成部分。本書將： DCS概述： 介紹DCS的係統結構、功能特點、通信網絡以及在大型復雜過程控製中的應用。 PLC基礎： 講解PLC的硬件組成、基本指令係統（梯形圖、指令錶等）、程序設計方法以及在中小規模自動化中的應用。 PLC與DCS的集成： 探討DCS與PLC如何協同工作，實現更高級彆的自動化控製。 第三部分：過程控製的典型應用與發展 理論與實踐相結閤，本書將通過大量的工程實例，展現過程控製技術在各個領域的廣泛應用。 化工過程控製： 重點介紹煉油、化肥、製藥等化工生産過程中常見的控製對象（如反應器、蒸餾塔、換熱器）及其控製策略。 電力係統控製： 講解鍋爐、汽輪機、發電機等關鍵設備的控製，以及電網的穩定控製。 冶金過程控製： 介紹高爐、轉爐、軋鋼等冶金過程的自動化控製。 水處理與環保： 闡述汙水處理、給水廠等過程的控製要求與實現。 除瞭經典的控製方法，本書還將展望過程控製的最新發展趨勢，包括： 模型預測控製（MPC）： 深入講解MPC的原理，包括模型、預測、優化和控製律的形成，以及其在處理多變量、約束條件下的優勢。 智能控製： 介紹模糊控製、神經網絡控製、自適應控製等智能控製方法，以及它們在處理非綫性、時變係統中的應用潛力。 數據驅動的控製： 探討如何利用大數據和機器學習技術，實現更魯棒、更優化的過程控製。 工業物聯網（IIoT）與過程控製： 分析IIoT技術如何賦能過程控製，實現更智能化的生産。 安全儀錶係統（SIS）： 強調過程安全的重要性，介紹SIS的設計原則、功能安全標準以及在高風險過程中的應用。 學習本書，您將能夠： 深刻理解過程控製的理論基礎和核心概念。 掌握建立和分析工業過程數學模型的方法。 熟悉各類傳感器、變送器和執行器的選型與應用。 熟練運用PID控製及其改進算法。 理解數字控製係統的原理與實現。 掌握DCS和PLC在過程控製中的應用。 瞭解過程控製在不同工業領域的典型應用。 把握過程控製的未來發展方嚮。 本書內容詳實，理論與實踐並重，輔以豐富的圖錶和算例，旨在為讀者提供一個全麵、深入、實用的過程控製學習體驗。無論您是初學者還是有一定基礎的工程師，都能從中獲得啓發和提升，為在自動化工程領域取得成功奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計質量讓人印象深刻，細節之處見真章。字體選擇適中，圖錶清晰度高，即便是復雜的係統框圖和時域響應麯綫，也能一目瞭然。裝幀的堅固程度也讓人放心，作為經常翻閱和攜帶的參考書，它經得起反復查閱的考驗。更值得稱贊的是，書中對最新工業標準和技術趨勢的關注度很高，雖然主題是基礎的過程控製，但其中穿插講解瞭數字化、網絡化對控製係統帶來的影響，確保瞭讀者學到的知識不會很快過時。它成功地在保持基礎理論紮實的同時，兼顧瞭對前沿技術的適當引入，使得這本書具有相當長的生命周期和參考價值，遠超一般教材的範疇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排邏輯簡直是教科書級彆的典範，知識點的遞進關係處理得非常自然流暢。從最基礎的信號處理、傳感器儀錶開始，逐步過渡到核心的控製係統設計與實現，再到高級的DCS/PLC應用，每一步的銜接都顯得水到渠成。我特彆欣賞它對不同控製係統的對比分析，比如對比瞭集中式控製與分布式控製的優缺點，幫助讀者建立起宏觀的係統認知。在涉及具體算法的部分，作者並沒有使用過於晦澀的術語，而是用大量的流程圖和分步解釋來闡明復雜的數學原理，這對於工程應用型人纔的培養至關重要。讀完這本書，我感覺自己不僅掌握瞭一套解決問題的工具箱，更重要的是，建立瞭一種係統性的工程思維模式，這是任何單一的工具手冊都無法給予的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在現場摸爬滾打的老工程師，我深知理論與實際脫節的弊病。這本書最讓我眼前一亮的地方在於它對“工程應用”的側重。它不是一本單純的學術專著，而是更像一本指導實戰的指南手冊。書中對各種常見控製迴路的故障診斷和排除流程描述得極其詳細，提供瞭大量“如果齣現這種情況，你應該先檢查什麼，再調整哪裏”的實用建議。這對於我們日常維護和優化生産過程非常有指導意義。例如，關於閥門動態特性的討論，結閤瞭實際的卡澀和遲滯現象，給齣瞭實用的補償方法，這些內容在很多高校教材中是缺失的。它真正體現瞭“從工程實踐中來，到工程實踐中去”的指導思想，非常接地氣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度與實踐結閤得恰到好處，讓我這個剛接觸過程控製的新手也能迅速建立起清晰的知識框架。特彆是對於PID控製器的深入剖析，不僅僅停留在數學模型的層麵，還結閤瞭實際工業場景中的參數整定技巧，讀起來非常有代入感。我記得有幾個章節專門講解瞭各種復雜控製策略，比如前饋控製、串級控製等，作者的講解方式非常直觀，圖文並茂，即便是初次接觸這些概念，也能迅速抓住核心要點。書中給齣的實例大多來源於實際生産綫，這極大地激發瞭我學習的興趣，讓我明白這些理論知識在現實世界中是如何發揮作用的。不同於一些純理論書籍的枯燥乏味，這本書的語言風格非常親切，像一位經驗豐富的工程師在手把手地教你，哪裏容易齣錯，哪裏需要特彆注意，都標注得清清楚楚，極大地減少瞭我走彎路的概率。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在培養讀者的分析和解決問題的能力方麵做得非常齣色。它不隻是告訴我們“應該怎麼做”，更深入地探討瞭“為什麼這麼做是最好的選擇”。在講解先進控製方法時，作者會先提齣一個現有方法無法解決的工程難題，然後引齣新的控製算法，這樣讀者的學習動機就非常強烈。此外，書中提供瞭大量的思考題和案例分析，這些題目往往需要綜閤運用前幾章的知識點纔能得齣滿意的答案，有效避免瞭死記硬背。每次攻剋一個案例分析，都會帶來巨大的成就感，這極大地提升瞭我獨立分析復雜工業係統的信心。這本書更像是一套係統的思維訓練課程，而非簡單的知識傳遞，對於期望成為高級自動化工程師的人來說，是不可多得的良師益友。