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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
• 工程
• 工業自動化
• 控製工程
• 傳感器
• 執行器
• PID控製
• MATLAB
• Simulink

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040373936

商品編碼：29692589068

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

：23.50元

售價：16.0元,便宜7.5元,摺扣68

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

內容提要

《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：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；0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；1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；2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

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
0章 火力發電廠大型單元機組的自動控製
1章 冶金工業過程控製
2章 間歇過程控製

作者介紹

文摘

序言

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
0章 火力發電廠大型單元機組的自動控製
1章 冶金工業過程控製
2章 間歇過程控製

過程控製：驅動現代工業的智慧之眼 在當今瞬息萬變的工業生産環境中，對流程的精確、高效和穩定控製是企業生存與發展的基石。從精細化工的分子閤成，到能源行業的能量轉換，再到食品飲料的嚴苛質量要求，每一個環節都離不開對復雜過程的深刻理解和智能調控。“過程控製”這一學科，正是賦予工業生産“智慧之眼”的關鍵技術，它如同工業界的神經係統，默默地協調著龐大的生産機器，確保其安全、經濟、高效地運行。 本書並非從零開始的理論堆砌，而是聚焦於“工程應用型”這一核心理念，旨在為讀者構建一個堅實而實用的過程控製知識體係。我們深知，在實際工程項目中，理論知識的落地應用與工程經驗的積纍同樣重要。因此，本書的內容編排緊密圍繞實際工程需求展開，力求將抽象的控製理論轉化為可操作、可理解的工程實踐。 內容概覽：從基礎到前沿，層層遞進 本書的內容體係設計遵循循序漸進、由淺入深的原則，首先從過程控製的基本概念和原理入手，幫助讀者建立起對學科的整體認識。 第一部分：過程控製基礎 過程的基本特性與建模： 任何控製係統的設計都始於對被控對象的深入理解。本部分將詳細闡述工業過程中常見的物理、化學特性，如慣性、滯後、增益、非綫性等，並通過引入數學模型，如傳遞函數、狀態空間方程等，將這些特性轉化為可分析、可仿真的數學語言。我們將重點介紹如何根據實際物理過程建立相應的數學模型，並討論不同建模方法的優缺點及其適用場景。例如，在化工反應器中，反應動力學、傳熱傳質過程如何轉化為描述溫度、濃度變化的微分方程；在電力係統中，發電機、輸電綫路的動態特性如何用狀態方程來刻畫。 控製器與執行器的基本類型： 瞭解過程的特性後，下一步是選擇閤適的“大腦”（控製器）和“手腳”（執行器）來對其進行調控。本部分將係統介紹PID（比例-積分-微分）控製器作為最經典、應用最廣泛的控製器類型，剖析其P、I、D各項參數的作用機理，以及如何通過整定實現對過程的優化控製。同時，還將介紹其他常用的控製器類型，如模糊控製器、模型預測控製器等，並討論它們在特定應用場景下的優勢。執行器方麵，我們將講解氣動、電動、液壓等不同類型閥門、泵、電機的選型與工作原理，以及它們如何將控製器的指令轉化為實際的物理作用。 反饋控製與前饋控製： 反饋控製是過程控製的核心，它通過測量過程變量並與設定值比較來自動調整控製輸齣，以消除偏差。本部分將深入分析反饋控製的結構、穩定性分析方法（如根軌跡法、奈奎斯特圖法、伯德圖法），以及時域和頻域分析的意義。在此基礎上，還將介紹前饋控製的概念，探討如何利用對乾擾的先驗知識來提前調整控製輸齣，從而提高控製係統的響應速度和魯棒性。例如，在溫度控製係統中，當原料流量發生變化時，前饋控製可以提前調整加熱功率，以補償溫度下降的趨勢。 第二部分：現代過程控製技術 先進控製策略： 隨著工業自動化水平的不斷提升，PID控製已不能滿足所有復雜過程的需求。本部分將重點介紹各種先進控製策略，如： 模型預測控製（MPC）： MPC的核心在於利用被控對象的數學模型，預測未來一段時間內的係統響應，並通過優化算法計算齣最優的控製序列。我們將詳細講解MPC的基本原理，包括模型獲取、預測模型、滾動優化、約束處理等關鍵環節。MPC在處理多變量耦閤係統、具有約束條件的過程（如化工生産中的經濟優化）等方麵展現齣卓越的性能。 自適應控製： 針對過程特性隨時間變化的係統，自適應控製能夠實時調整控製器參數，以保持良好的控製性能。本部分將介紹自適應控製的幾種基本方法，如基於參數估計的自適應控製、基於模糊邏輯的自適應控製等。 模糊控製與神經網絡控製： 這類基於智能算法的控製方法，能夠處理難以建立精確數學模型的復雜非綫性係統。我們將講解模糊邏輯的推理機製，如何設計模糊規則庫，以及神經網絡在模式識彆和控製中的應用。 多變量過程控製： 許多工業過程並非孤立的單輸入單輸齣（SISO）係統，而是存在多個相互影響的輸入和輸齣（MIMO）係統。本部分將深入探討多變量過程的建模方法，如相對增益陣（RGA）分析，用於判斷變量之間的耦閤關係，指導解耦控製器的設計。我們將介紹串級控製、前饋/反饋串級控製等常用策略，以及如何利用多變量預測控製來協調多個控製迴路，實現整體最優。 狀態估計與觀測器設計： 在實際工程中，一些關鍵的過程變量可能無法直接測量，或者測量信號噪聲較大。這時就需要狀態估計技術。本部分將介紹卡爾曼濾波器（Kalman Filter）等狀態估計算法，以及基於觀測器（Observer）的狀態重構方法，例如Luenberger觀測器，以提供對係統內部狀態的估計，從而提高控製係統的性能和魯棒性。 第三部分：過程控製係統設計與實施 儀錶與傳感器選型： 準確的測量是控製的基礎。本部分將詳細介紹各種工業現場常用的傳感器和儀錶，包括溫度、壓力、流量、液位、濃度等測量儀錶，講解它們的測量原理、精度等級、適用範圍以及選型原則。同時，還將討論傳感器的安裝、校準與維護，確保測量數據的可靠性。 控製係統架構與集成： 現代過程控製係統是集成的整體。本部分將介紹分散控製係統（DCS）、可編程邏輯控製器（PLC）、高級過程控製（APC）係統等不同層次的控製係統架構。我們將重點分析各係統之間的協同工作方式，以及如何進行係統集成，實現數據采集、信號處理、控製算法運行、設備聯動等功能。 安全儀錶係統（SIS）與風險管理： 工業安全是過程控製的首要目標。本部分將深入講解安全儀錶係統（SIS）的設計原則、功能安全標準（如IEC 61508/61511），以及如何通過引入冗餘、故障檢測等技術來提高係統的可靠性。我們將分析常見的過程風險，並闡述如何通過控製係統設計來預防和緩解事故發生。 仿真與調試： 在將控製係統投入實際運行之前，仿真和調試是必不可少的環節。本部分將介紹常用的過程仿真軟件（如MATLAB/Simulink、Aspen Plus等），講解如何利用仿真來驗證控製策略、優化參數、預測係統行為。同時，還將討論實際工程中的調試方法與注意事項，如何進行係統聯調、參數優化，以及故障排除。 第四部分：工程應用實例與發展趨勢 典型行業應用分析： 本部分將選取幾個典型工業領域，如石油化工、製藥、電力、冶金、水處理等，詳細分析這些行業在過程控製方麵的特點、麵臨的挑戰以及具體的應用案例。通過案例分析，讀者可以更直觀地理解書中理論知識的實際價值。例如，在煉油廠的連續重整過程中，如何通過多變量控製實現産品收率和質量的最優化；在製藥企業的發酵過程中，如何精確控製溫度、pH值、溶氧等關鍵參數以保證産品質量。 工業物聯網（IIoT）與智能化控製： 隨著工業物聯網技術的興起，過程控製正朝著更加智能化、網絡化的方嚮發展。本部分將探討IIoT如何賦能過程控製，包括海量數據的采集與分析、機器學習在過程優化中的應用、以及遠程監控與診斷的實現。 綠色製造與可持續過程控製： 節能降耗、減少排放是現代工業的重要課題。本部分將討論過程控製在實現綠色製造方麵的作用，如何通過優化控製來降低能源消耗、提高資源利用率、減少汙染物排放。 本書特色：理論與實踐的完美結閤 本書的編寫團隊由具有深厚學術背景和豐富工程實踐經驗的專傢組成。我們不僅關注控製理論的最新發展，更重視理論在實際工程中的應用。因此，本書具有以下鮮明特色： 強調工程應用： 每一章節的講解都緊密結閤實際工程問題，提供具體的工程案例和解決方案。 係統全麵： 內容涵蓋瞭過程控製從基礎理論到先進技術，再到係統設計與應用的全過程。 圖文並茂： 大量采用流程圖、係統框圖、波特圖、傳遞函數圖等，幫助讀者直觀理解抽象概念。 深入淺齣： 語言力求清晰易懂，避免不必要的專業術語堆砌，適閤不同層次的讀者。 前瞻性： 關注過程控製領域的前沿技術和發展趨勢，為讀者指明未來的學習方嚮。 目標讀者： 本書適閤以下人群閱讀： 自動化、化工、機械、電氣工程等相關專業的在校本科生和研究生。 從事過程控製、自動化儀錶、係統集成等工作的工程師。 對工業自動化和過程控製技術感興趣的廣大工程技術人員。 結語： “過程控製”是推動現代工業進步的強大引擎，它將科學的嚴謹與工程的智慧融為一體。本書旨在成為您理解和掌握這一強大技術的得力助手，幫助您在不斷發展的工業世界中，打造更智能、更高效、更安全的生産流程。我們相信，通過對本書內容的學習和實踐，您將能夠更自信地應對復雜過程控製的挑戰，為推動工業的智能化和可持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我最近在學習過程控製相關的知識，市麵上很多教材要麼過於偏重數學推導，讓我這個動手能力強於理論分析的人望而卻步，要麼就是內容浮於錶麵，講瞭概念卻不講如何落地。然而，拿到這本教材後，我簡直如獲至寶。它的語言風格非常平易近人，沒有那種高高在上的學院派腔調。在介紹像模糊控製、神經網絡控製這類前沿技術時，作者總能用最直白的語言，結閤工業現場的實例進行講解，讓你在理解其內在機理的同時，也能清晰地知道它在實際生産綫上是如何發揮作用的。我特彆欣賞其中對不同控製係統架構的對比分析，那種辯證的思維方式，極大地拓寬瞭我對自動化係統設計的理解邊界，讓我不再局限於傳統的反饋控製思維。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那種深邃的藍色調配上醒目的橙色字體，立刻抓住瞭我的眼球。我原本以為一本關於過程控製的教材會是枯燥乏味的，但看到這本《工程應用型自動化專業係列教材：過程控製》，我的顧慮立刻煙消雲散瞭。從目錄上看，它涵蓋瞭從基本的控製原理到復雜的先進控製策略，內容組織得非常係統和有邏輯性。作者似乎非常瞭解當前工業自動化領域的實際需求，書中大量的案例分析和實際應用場景的描述，讓我感覺這不是一本純理論的書籍，而是一本實戰指南。特彆是關於PID控製器的調優部分，講解得非常深入透徹，不僅有理論推導，更有大量工程實踐中的“坑”和“捷徑”的分享，這對初學者或者想提升實戰能力的工程師來說，無疑是巨大的福音。

評分☆☆☆☆☆

我最欣賞這本書的，是它對於“工程應用”這四個字的深刻理解和實踐。很多教科書停留在“是什麼”的層麵，但這本書更深入地探討瞭“怎麼辦”和“為什麼”。例如，在討論到係統建模的局限性時，它沒有停留在理論上的誤差分析，而是直接提齣瞭在模型不精確的情況下，如何通過魯棒控製或自適應控製來保證係統性能的工程化解決方案。這種將理論創新與現場實際限製緊密結閤的寫作風格，讓人感覺作者真的站在我們這些現場人員的角度，為我們排憂解難。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種解決實際工程問題的思維方式的培養，我強烈推薦給所有緻力於在自動化領域深耕的同仁們。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的自動化工程師，我平時工作非常忙碌，很少有時間進行係統的理論迴顧和學習。但我發現，這本書的章節劃分非常靈活，即便是零散的時間段，我也可以針對性地閱讀某一個特定知識點。比如，我前段時間需要快速瞭解一下模型預測控製（MPC）在某個特定反應器中的應用方法，直接翻到相關章節，內容組織得就像一個精心準備的講座大綱，邏輯清晰，重點突齣。它並沒有強迫你必須從頭讀到尾，而是鼓勵讀者根據自己的工程需求，進行模塊化學習和查閱，這種高度的實用性和靈活性，對於我們這些一綫工程師來說，簡直是量身定製的寶藏工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量也相當齣色，這在技術教材中往往是被忽視的一點。清晰的流程圖、簡潔的數學模型圖，以及高質量的設備實物照片，都大大提升瞭閱讀體驗。我記得有一次我在研究一個復雜的串級控製係統，光是看文字描述就有點摸不著頭腦，但翻到教材中對應的圖示部分，瞬間就豁然開朗瞭。這種“圖文並茂”的呈現方式，尤其適閤我這種視覺學習者。而且，書中對於不同控製算法的性能指標對比錶格做得非常詳盡，這對於我在選擇閤適的控製策略時，提供瞭非常有價值的參考依據。可以說，這本書在細節處理上體現瞭專業性和匠心。