工程应用型自动化专业系列教材：过程控制 9787040373936 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈雪亭，张日东，左燕 等，薛安克，孔亚广 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040373936

商品编码：29423746845

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名：工程应用型自动化专业系列教材：过程控制

定价：23.50元

作者：陈雪亭,张日东,左燕 等,薛安克,孔亚广

出版社：高等教育出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787040373936

字数：

页码：218

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《工程应用型自动化专业系列教材：过程控制》以工业过程控制典型应用技术为主，内容覆盖过程特性、控制技术、控制系统和执行器、工程设计规范及应用范例等。全书共分12章：第1章为绪论，介绍过程控制系统的组成及相关技术指标；第2章为过程建模与过程特性，主要介绍典型过程特性及其数学描述，并介绍过程特性参数的获取方法；第3章为简单控制系统，主要包括简单控制系统的设计及参数整定技术；第4章为复杂控制系统，包括串级、前馈、比值、均匀、分程、选择等；第5章为过程计算机控制系统，包括计算机控制系统的典型结构以及主要计算机控制产品介绍；第6章为流体输送设备控制，介绍离心泵及离心压缩机的控制；第7章为反应器控制，介绍典型反应器的基本控制方案；第8章为传热设备控制，介绍了换热器传热过程的动态特性及基本控制方案；第9章为精馏塔控制系统，介绍了精馏塔的原理及基本控制方案；第10章为火力发电厂大型单元机组的自动控制，介绍了单元机组控制系统、锅炉燃烧系统的控制、锅炉给水控制系统及蒸汽温度控制系统；第11章为冶金工业过程控制，简要介绍了氧气转炉炼钢控制和初轧生产过程的控制；第12章为间歇过程控制，介绍了间歇生产过程的特点及间歇过程控制方案。
　　《工程应用型自动化专业系列教材：过程控制》重在理论联系实际，注重控制工程应用背景及控制系统体系的描述，介绍基本分析方法时，对问题的引出给予足够的重视。在相应章节介绍了基本分析方法后，尽量给出相应的工程实例进行分析。
　　《工程应用型自动化专业系列教材：过程控制》既可作为大专院校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业的教材，也适用于从事测量、检测、控制等系统研究、设计和开发的科研与工程技术人员参考。

目录

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第1章 绪论
1.1 概述
1.2 过程控制系统
1.2.1 过程控制系统的组成
1.2.2 过程控制系统的分类
1.2.3 过程控制系统结构及方框图
1.2.4 控制工艺图的组成及符号解释
1.3 过渡过程及品质指标
1.3.1 稳态性能指标
1.3.2 动态性能指标
1.4 小结
习题

第2章 过程建模与过程特性
2.1 典型受控过程
2.1.1 过程的数学描述
2.1.2 纯滞后过程
2.1.3 单容过程
2.1.4 多容过程
2.1.5 具备反向特性的过程
2.1.6 不稳定过程
2.1.7 过程特性参数
2.2 过程数学模型建立
2.2.1 机理建模方法
2.2.2 实验建模方法
2.3 小结
习题

第3章 简单控制系统
3.1 简单控制系统结构组成
3.1.1 储液罐液位控制系统
3.1.2 蒸汽加热器温度控制系统
3.1.3 简单控制系统组成
3.2 简单控制系统的设计
3.2.1 简单控制系统设计举例
3.2.2 系统设计原则与步骤
3.2.3 对象特性对控制质量的影响
3.2.4 被控变量的选择
3.2.5 操纵变量的选择
3.2.6 控制系统的调试与投运
3.3 控制器及其参数整定
3.3.1 三种常规的控制规律
3.3.2 控制器的选型
3.3.3 控制器参数的工程整定
3.4 调节阀
3.4.1 气动调节阀的结构
3.4.2 调节阀流量特性
3.4.3 气动调节阀选型
3.5 小结
习题

第4章 复杂控制系统
4.1 串级控制系统
4.1.1 工作原理及分析
4.1.2 系统设计
4.1.3 调节器选型及参数整定
4.2 前馈控制系统
4.2.1 前馈控制系统的几种结构形式
4.2.2 前馈控制规律的实施
4.3 大迟延过程系统
4.3.1 常规控制方案的设计与实现
4.3.2 预估补偿控制方案的设计与实现
4.4 比值控制系统
4.4.1 比值控制系统的类型
4.4.2 比值系数的计算
4.4.3 比值控制方案的实施
4.4.4 比值控制系统的投运和整定
4.5 均匀控制系统
4.5.1 均匀控制系统的由来和目的
4.5.2 均匀控制的特点
4.5.3 均匀控制方案
4.6 分程控制系统
4.6.1 分程控制系统的基本概念
4.6.2 分程控制系统的方案实施
4.7 选择性控制系统
4.7.1 概述
4.7.2 选择控制设计应用
4.7.3 其他选择控制系统
4.8 阀位控制系统
4.8.1 概述
4.8.2 阀位控制系统的工作原理
4.9 非线性控制系统
4.10 小结
习题

第5章 过程计算机控制系统
5.1 计算机控制系统的组成及分类
5.1.1 计算机控制系统的组成
5.1.2 计算机控制系统的分类
5.2 分布式计算机控制系统
5.2.1 概述
5.2.2 DCS的网铬结构及功能
5.2.3 DCS的硬件结构及功能
5.2.4 DCS的软件结构及功能
5.2.5 DCS的工程化设计
5.3 典型DCS控制系统
5.3.1 和利时DCS控制系统
5.3.2 Honey WellPKS控制系统
5.4 小结
习题

第6章 流体输送设备控制
6.1 泵和压缩机的基本控制
6.1.1 离心泵的工作原理
6.1.2 离心泵的工作特性
6.1.3 离心泵的控制方案
6.2 离心压缩机防喘振控制
6.2.1 离心压缩机的喘振
6.2.2 离心压缩机防喘振控制系统的设计
6.2.3 测量出口流量的可变极限流量防喘振控制
6.2.4 离心压缩机串并联时的防喘振控制
6.3 小结
习题

第7章 反应器控制
7.1 概述
7.1.1 化学反应的基本规律
7.1.2 反应器温度数学模型
7.2 反应器的基本控制方案
7.2.1 反应器的出料压力控制
7.2.2 反应器的串级控制与分段
……
第8章 传热设备控制
第9章 精馏塔控制系统
第10章 火力发电厂大型单元机组的自动控制
第11章 冶金工业过程控制
第12章 间歇过程控制

作者介绍

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文摘

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序言

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第1章 绪论
1.1 概述
1.2 过程控制系统
1.2.1 过程控制系统的组成
1.2.2 过程控制系统的分类
1.2.3 过程控制系统结构及方框图
1.2.4 控制工艺图的组成及符号解释
1.3 过渡过程及品质指标
1.3.1 稳态性能指标
1.3.2 动态性能指标
1.4 小结
习题

第2章 过程建模与过程特性
2.1 典型受控过程
2.1.1 过程的数学描述
2.1.2 纯滞后过程
2.1.3 单容过程
2.1.4 多容过程
2.1.5 具备反向特性的过程
2.1.6 不稳定过程
2.1.7 过程特性参数
2.2 过程数学模型建立
2.2.1 机理建模方法
2.2.2 实验建模方法
2.3 小结
习题

第3章 简单控制系统
3.1 简单控制系统结构组成
3.1.1 储液罐液位控制系统
3.1.2 蒸汽加热器温度控制系统
3.1.3 简单控制系统组成
3.2 简单控制系统的设计
3.2.1 简单控制系统设计举例
3.2.2 系统设计原则与步骤
3.2.3 对象特性对控制质量的影响
3.2.4 被控变量的选择
3.2.5 操纵变量的选择
3.2.6 控制系统的调试与投运
3.3 控制器及其参数整定
3.3.1 三种常规的控制规律
3.3.2 控制器的选型
3.3.3 控制器参数的工程整定
3.4 调节阀
3.4.1 气动调节阀的结构
3.4.2 调节阀流量特性
3.4.3 气动调节阀选型
3.5 小结
习题

第4章 复杂控制系统
4.1 串级控制系统
4.1.1 工作原理及分析
4.1.2 系统设计
4.1.3 调节器选型及参数整定
4.2 前馈控制系统
4.2.1 前馈控制系统的几种结构形式
4.2.2 前馈控制规律的实施
4.3 大迟延过程系统
4.3.1 常规控制方案的设计与实现
4.3.2 预估补偿控制方案的设计与实现
4.4 比值控制系统
4.4.1 比值控制系统的类型
4.4.2 比值系数的计算
4.4.3 比值控制方案的实施
4.4.4 比值控制系统的投运和整定
4.5 均匀控制系统
4.5.1 均匀控制系统的由来和目的
4.5.2 均匀控制的特点
4.5.3 均匀控制方案
4.6 分程控制系统
4.6.1 分程控制系统的基本概念
4.6.2 分程控制系统的方案实施
4.7 选择性控制系统
4.7.1 概述
4.7.2 选择控制设计应用
4.7.3 其他选择控制系统
4.8 阀位控制系统
4.8.1 概述
4.8.2 阀位控制系统的工作原理
4.9 非线性控制系统
4.10 小结
习题

第5章 过程计算机控制系统
5.1 计算机控制系统的组成及分类
5.1.1 计算机控制系统的组成
5.1.2 计算机控制系统的分类
5.2 分布式计算机控制系统
5.2.1 概述
5.2.2 DCS的网铬结构及功能
5.2.3 DCS的硬件结构及功能
5.2.4 DCS的软件结构及功能
5.2.5 DCS的工程化设计
5.3 典型DCS控制系统
5.3.1 和利时DCS控制系统
5.3.2 Honey WellPKS控制系统
5.4 小结
习题

第6章 流体输送设备控制
6.1 泵和压缩机的基本控制
6.1.1 离心泵的工作原理
6.1.2 离心泵的工作特性
6.1.3 离心泵的控制方案
6.2 离心压缩机防喘振控制
6.2.1 离心压缩机的喘振
6.2.2 离心压缩机防喘振控制系统的设计
6.2.3 测量出口流量的可变极限流量防喘振控制
6.2.4 离心压缩机串并联时的防喘振控制
6.3 小结
习题

第7章 反应器控制
7.1 概述
7.1.1 化学反应的基本规律
7.1.2 反应器温度数学模型
7.2 反应器的基本控制方案
7.2.1 反应器的出料压力控制
7.2.2 反应器的串级控制与分段
……
第8章 传热设备控制
第9章 精馏塔控制系统
第10章 火力发电厂大型单元机组的自动控制
第11章 冶金工业过程控制
第12章 间歇过程控制

过程控制：自动化工程的基石与发展 在现代工业生产的滚滚洪流中，自动化已经成为提升效率、保障安全、优化质量的核心驱动力。而这一切的实现，离不开精准、稳定且高效的“过程控制”技术。本书正是基于这一核心理念，旨在为广大工程技术人员和相关专业学生提供一个系统、深入的学习平台，全面阐释过程控制的原理、方法与应用。 第一部分：过程控制基础理论 本书的开篇，将带您走进过程控制的广阔天地，打下坚实的基础。我们首先会从自动化系统的基本概念入手，明确过程控制在整个自动化体系中所扮演的角色。这包括对工业生产过程中“过程”的定义，以及“控制”的目的与意义，例如稳定生产、提高产量、降低能耗、保障安全等。 接着，我们将深入探讨过程对象的特性。工业过程往往具有动态性、非线性、时滞、耦合等复杂特征。理解这些特性是设计有效控制系统的前提。本书将系统介绍如何对过程对象进行数学建模，包括机理建模（基于物理原理推导）和辨识建模（基于实验数据获取模型）。常见的模型类型，如微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型等，都将得到详细讲解，并辅以丰富的工程实例，帮助读者掌握模型的建立与应用。 随后，我们会聚焦于过程控制的基本组成部分，即传感器、变送器、控制器、执行器以及它们之间的连接。对各类传感器的原理、选型、安装要求进行详尽介绍，如温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。同时，也将深入分析变送器的作用，以及执行器（如阀门、泵、电机等）的类型、选型及动态特性。 控制器是过程控制的核心，本书将对其发展历程和基本类型进行梳理。从早期的继电器控制，到经典的PID控制，再到数字控制，每一个环节都将得到细致的讲解。PID（比例-积分-微分）控制器作为工业界应用最广泛的控制器，其原理、参数整定方法（如经验法、Ziegler-Nichols法、临界比例法等）以及各种改进算法（如抗积分饱和、防微分先行等）将是重点内容。 第二部分：过程控制系统设计与实现 在掌握了基础理论后，本书将引导读者进入过程控制系统的设计与实现阶段。 1. 控制系统分析与设计 稳定性分析： 深入讲解控制系统稳定性的概念，包括平衡点稳定性、Lyapunov稳定性以及频率域（Nyquist判据、Bode图）和时域（根轨迹法）的稳定性分析方法。 性能指标： 定义和分析控制系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳态误差、峰值时间等，并阐述如何根据不同应用场景选择合适的性能指标。 经典控制理论： 详细阐述如何利用传递函数和频率响应来设计控制器，包括超前/滞后校正、PID控制器参数整定等。 现代控制理论： 介绍基于状态空间模型的状态反馈控制，包括极点配置、观测器设计等。对于非线性系统，将探讨线性化方法及其应用。 2. 数字过程控制系统 随着计算机技术的发展，数字控制已经成为主流。本书将详细介绍数字控制系统的基本原理，包括采样定理、脉冲采样、零阶保持器等。 离散时间系统建模： 介绍如何将连续时间系统模型转化为离散时间模型，如Z变换的应用。 数字控制器设计： 讲解如何设计适用于数字实现的控制器，包括零极点匹配法、欧拉法等。 微处理器在过程控制中的应用： 介绍如何利用微处理器（如单片机、DSP）实现数字控制器，以及相关的硬件选型与软件设计。 3. 分布式控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC） 分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业自动化中不可或缺的组成部分。本书将： DCS概述： 介绍DCS的系统结构、功能特点、通信网络以及在大型复杂过程控制中的应用。 PLC基础： 讲解PLC的硬件组成、基本指令系统（梯形图、指令表等）、程序设计方法以及在中小规模自动化中的应用。 PLC与DCS的集成： 探讨DCS与PLC如何协同工作，实现更高级别的自动化控制。 第三部分：过程控制的典型应用与发展 理论与实践相结合，本书将通过大量的工程实例，展现过程控制技术在各个领域的广泛应用。 化工过程控制： 重点介绍炼油、化肥、制药等化工生产过程中常见的控制对象（如反应器、蒸馏塔、换热器）及其控制策略。 电力系统控制： 讲解锅炉、汽轮机、发电机等关键设备的控制，以及电网的稳定控制。 冶金过程控制： 介绍高炉、转炉、轧钢等冶金过程的自动化控制。 水处理与环保： 阐述污水处理、给水厂等过程的控制要求与实现。 除了经典的控制方法，本书还将展望过程控制的最新发展趋势，包括： 模型预测控制（MPC）： 深入讲解MPC的原理，包括模型、预测、优化和控制律的形成，以及其在处理多变量、约束条件下的优势。 智能控制： 介绍模糊控制、神经网络控制、自适应控制等智能控制方法，以及它们在处理非线性、时变系统中的应用潜力。 数据驱动的控制： 探讨如何利用大数据和机器学习技术，实现更鲁棒、更优化的过程控制。 工业物联网（IIoT）与过程控制： 分析IIoT技术如何赋能过程控制，实现更智能化的生产。 安全仪表系统（SIS）： 强调过程安全的重要性，介绍SIS的设计原则、功能安全标准以及在高风险过程中的应用。 学习本书，您将能够： 深刻理解过程控制的理论基础和核心概念。 掌握建立和分析工业过程数学模型的方法。 熟悉各类传感器、变送器和执行器的选型与应用。 熟练运用PID控制及其改进算法。 理解数字控制系统的原理与实现。 掌握DCS和PLC在过程控制中的应用。 了解过程控制在不同工业领域的典型应用。 把握过程控制的未来发展方向。 本书内容详实，理论与实践并重，辅以丰富的图表和算例，旨在为读者提供一个全面、深入、实用的过程控制学习体验。无论您是初学者还是有一定基础的工程师，都能从中获得启发和提升，为在自动化工程领域取得成功奠定坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度与实践结合得恰到好处，让我这个刚接触过程控制的新手也能迅速建立起清晰的知识框架。特别是对于PID控制器的深入剖析，不仅仅停留在数学模型的层面，还结合了实际工业场景中的参数整定技巧，读起来非常有代入感。我记得有几个章节专门讲解了各种复杂控制策略，比如前馈控制、串级控制等，作者的讲解方式非常直观，图文并茂，即便是初次接触这些概念，也能迅速抓住核心要点。书中给出的实例大多来源于实际生产线，这极大地激发了我学习的兴趣，让我明白这些理论知识在现实世界中是如何发挥作用的。不同于一些纯理论书籍的枯燥乏味，这本书的语言风格非常亲切，像一位经验丰富的工程师在手把手地教你，哪里容易出错，哪里需要特别注意，都标注得清清楚楚，极大地减少了我走弯路的概率。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在现场摸爬滚打的老工程师，我深知理论与实际脱节的弊病。这本书最让我眼前一亮的地方在于它对“工程应用”的侧重。它不是一本单纯的学术专著，而是更像一本指导实战的指南手册。书中对各种常见控制回路的故障诊断和排除流程描述得极其详细，提供了大量“如果出现这种情况，你应该先检查什么，再调整哪里”的实用建议。这对于我们日常维护和优化生产过程非常有指导意义。例如，关于阀门动态特性的讨论，结合了实际的卡涩和迟滞现象，给出了实用的补偿方法，这些内容在很多高校教材中是缺失的。它真正体现了“从工程实践中来，到工程实践中去”的指导思想，非常接地气。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计质量让人印象深刻，细节之处见真章。字体选择适中，图表清晰度高，即便是复杂的系统框图和时域响应曲线，也能一目了然。装帧的坚固程度也让人放心，作为经常翻阅和携带的参考书，它经得起反复查阅的考验。更值得称赞的是，书中对最新工业标准和技术趋势的关注度很高，虽然主题是基础的过程控制，但其中穿插讲解了数字化、网络化对控制系统带来的影响，确保了读者学到的知识不会很快过时。它成功地在保持基础理论扎实的同时，兼顾了对前沿技术的适当引入，使得这本书具有相当长的生命周期和参考价值，远超一般教材的范畴。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在培养读者的分析和解决问题的能力方面做得非常出色。它不只是告诉我们“应该怎么做”，更深入地探讨了“为什么这么做是最好的选择”。在讲解先进控制方法时，作者会先提出一个现有方法无法解决的工程难题，然后引出新的控制算法，这样读者的学习动机就非常强烈。此外，书中提供了大量的思考题和案例分析，这些题目往往需要综合运用前几章的知识点才能得出满意的答案，有效避免了死记硬背。每次攻克一个案例分析，都会带来巨大的成就感，这极大地提升了我独立分析复杂工业系统的信心。这本书更像是一套系统的思维训练课程，而非简单的知识传递，对于期望成为高级自动化工程师的人来说，是不可多得的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范，知识点的递进关系处理得非常自然流畅。从最基础的信号处理、传感器仪表开始，逐步过渡到核心的控制系统设计与实现，再到高级的DCS/PLC应用，每一步的衔接都显得水到渠成。我特别欣赏它对不同控制系统的对比分析，比如对比了集中式控制与分布式控制的优缺点，帮助读者建立起宏观的系统认知。在涉及具体算法的部分，作者并没有使用过于晦涩的术语，而是用大量的流程图和分步解释来阐明复杂的数学原理，这对于工程应用型人才的培养至关重要。读完这本书，我感觉自己不仅掌握了一套解决问题的工具箱，更重要的是，建立了一种系统性的工程思维模式，这是任何单一的工具手册都无法给予的宝贵财富。