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过程控制工程

“十一五”国家规划教材

作者:
孙洪程 李大字 翁维勤
定价:
38.60元
ISBN:
978-7-04-018465-5
版面字数:
460.000千字
开本:
16开
全书页数:
386页
装帧形式:
平装
重点项目:
“十一五”国家规划教材
出版时间:
2006-03-02
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
现代控制理论

  全书共分三篇18 章。第一篇基本过程控制系统,对工业过程中常用的或较为成熟的控制系统作了比较详细的讨论。第二篇先进控制系统,结合石油、化工、热电、轻工等工业过程中具有代表性的典型单元操作过程,从被控过程的特性、基本控制方案到新型控制方式做了简明扼要的叙述,为读者确定生产过程的控制方案打下了扎实的基础。第三篇过程控制工程,分析了流程工业中常用的流体输送设备、传热传质设备,蒸发精馏设备和各种反应器的工艺流程和典型的控制系统。
  本书根据近些年来控制系统实验装置的状况,根据现在市面上常见的实验设备,在相应章节中给出了实验建议,对过程控制系统的实验目的、方法等内容作了适当的介绍。由北京化工大学信息科学与技术学院自动化系自主开发研制、采用虚拟现实技术的实验装置——微型液位实验装置已经被许多院校采用,因此本书中也介绍了这些实验装置。此外,在每个章节的后面都附有思考题及习题,用以加深和巩固学习效果。
  全书共18 章,其中由第1、2、3、4、5、6、7 章由孙洪程编写,第8、9、10、11、12、13、14 章由李大字编写,第15、16、17、18 章由翁维勤编写,各章节所附思考题和习题,以及本书的附录由孙洪程编写。
  本书由浅入深、重点突出、便于自学,可作为自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材,也可作为化学工程、环境工程、生物工程等专业的选修课教材。
  由于编者水平所限,在内容选择、组织及编写上,难免有不妥之处,恳请读者予以指正。
  • 第一篇 基本过程控制系统
    • 第1章 单回路反馈控制系统
      • 1.1 单回路系统的结构组成
      • 1.2 被控变量的选择
      • 1.3 对象特性对控制质量的影响及控制变量的选择
        • 1.3.1 干扰通道特性对控制质量的影响
        • 1.3.2 控制通道特性对控制质量的影响
        • 1.3.3 控制变量的选择
      • 1.4 控制阀的选择
        • 1.4.1 控制阀口径大小的选择
        • 1.4.2 控制阀气开、气闭形式的选择
        • 1.4.3 控制阀流量特性的选择
        • 1.4.4 控制阀结构形式的选择
        • 1.4.5 阀门定位器的选用
      • 1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法
        • 1.5.1 测量滞后的影响
        • 1.5.2 信号传送滞后的影响
        • 1.5.3 克服测量、传送滞后的办法
      • 1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择
        • 1.6.1 控制器参数对系统静态误差的影响
        • 1.6.2 控制器参数对系统动态误差的影响
        • 1.6.3 控制规律的选择
      • 1.7 系统的关联及其消除方法
        • 1.7.1 系统关联及其影响
        • 1.7.2 分析系统关联的方法
        • 1.7.3 削弱或消除系统间关联的方法
      • 1.8 单回路系统的投运和整定
        • 1.8.1 控制系统的投运
        • 1.8.2 控制系统的整定
      • 本章附录
      • 实验一 单回路控制系统组成实验
      • 实验二 单回路控制系统的投运和整定
      • 实验三 单回路控制系统的质量研究
      • 本章思考题及习题
    • 第2章 串级控制系统
      • 2.1 概述
      • 2.2 串级控制系统的实施
        • 2.2.1 用电动Ⅲ型、Ⅱ型仪表构成串级控制方案
        • 2.2.2 串级控制系统的实施
      • 2.3 串级控制系统的投运和整定
      • 2.3.1 串级控制系统的投运
      • 2.3.2 串级控制系统的工程整定方法
      • 2.4 串级控制系统的特点
      • 2.5 串级控制系统副回路的设计
      • 本章附录
      • 实验一 串级控制系统组成实验
      • 实验二 串级控制系统的投运和整定
      • 实验三 串级控制系统主、副环抗干扰能力的比较
      • 实验四 串级控制系统与单回路控制系统质量的比较
      • 本章思考题及习题
    • 第3章 比值控制系统
      • 3.1 概述
      • 3.2 比值控制系统的类型
        • 3.2.1 开环比值控制系统
        • 3.2.2 单闭环比值控制系统
        • 3.2.3 双闭环比值控制系统
        • 3.2.4 其他类型的比值控制系统
      • 3.3 比值系数的计算
        • 3.3.1 流量与测量信号成线性关系时的计算
        • 3.3.2 流量与测量信号成非线性关系时的计算
      • 3.4 比值控制方案的实施
        • 3.4.1 两类实施方案
        • 3.4.2 比值控制方案实施举例
        • 3.4.3 比值控制系统中非线性环节的影响
        • 3.4.4 比值控制系统中的信号匹配问题
      • 3.5 比值控制系统的投运与整定
      • 3.6 比值控制系统的其他问题
        • 3.6.1 流量测量中的压力、温度的校正
        • 3.6.2 主、副流量的动态比值问题
        • 3.6.3 具有逻辑规律的比值控制
        • 3.6.4 副流量供料不足时的自动配比
        • 3.6.5 主动量与从动量的选择
      • 本章附录 比值控制系统实验
      • 本章思考题及习题
    • 第4章 均匀控制系统
      • 4.1 均匀控制问题
      • 4.2 均匀控制方案
        • 4.2.1 常用的几种结构形式
        • 4.2.2 控制规律的选择
        • 4.2.3 参数整定
      • 4.3 均匀控制系统的理论分析
      • 4.4 其他需要说明的问题
        • 4.4.1 气体压力与流量的均匀控制
        • 4.4.2 实现均匀控制的其他方法
      • 本章附录 均匀控制系统实验(选做) 
      • 本章思考题及习题
    • 第5章 前馈控制系统
      • 5.1 前馈控制系统的特点
      • 5.2 前馈控制系统的几种主要结构形式
        • 5.2.1 单纯的前馈控制系统
        • 5.2.2 前馈-反馈控制系统
        • 5.2.3 前馈-串级控制系统
      • 5.3 前馈控制规律的实施
      • 5.4 前馈控制系统的应用
      • 5.5 前馈控制系统的参数整定
        • 5.5.1 Kf的整定
        • 5.5.2 T1、T2的整定
      • 5.6 多变量前馈控制
        • 5.6.1 由工艺机理建立多变量前馈控制模型
        • 5.6.2 以线性叠加为基础建立多变量前馈控制方程
        • 5.6.3 多输入-多输出的多变量前馈控制系统
      • 本章附录 前馈控制系统实验
      • 本章思考题及习题
    • 第6章 选择性控制系统
      • 6.1 概述
      • 6.2 选择性控制系统的类型及应用
        • 6.2.1 开关型选择性控制系统
        • 6.2.2 连续型选择性控制系统
        • 6.2.3 混合型选择性控制系统
      • 6.3 选择性控制系统的设计
      • 6.4 积分饱和及其防止措施
        • 6.4.1 积分饱和的产生及其危害性
        • 6.4.2 抗积分饱和措施
      • 本章附录 选择性控制系统实验
      • 本章思考题及习题
    • 第7章 分程及阀位控制系统
      • 7.1 分程控制系统
        • 7.1.1 概述
        • 7.1.2 分程控制的应用场合
        • 7.1.3 分程控制系统控制器参数的整定
        • 7.1.4 分程阀总流量特性的改善
      • 7.2 阀位控制系统
        • 7.2.1 概述
        • 7.2.2 阀位控制系统的应用
        • 7.2.3 阀位控制系统的设计及整定
      • 本章附录 分程控制系统实验
      • 本章思考题及习题
  • 第二篇 先进控制系统
    • 第8章 非线性控制系统
      • 8.1 线性过程的非线性控制
        • 8.1.1 液位的非线性控制
        • 8.1.2 线性过程的其他非线性控制
      • 8.2 非线性过程的非线性控制
        • 8.2.1 pH控制过程的非线性控制
        • 8.2.2 反应器的非线性控制
        • 8.2.3 人工智能在非线性控制中的应用
      • 8.3 位式控制
        • 8.3.1 位式控制的改进及其发展
        • 8.3.2 Bang-Bang控制
      • 本章思考题及习题
    • 第9章 纯滞后补偿控制系统
      • 9.1 纯滞后补偿原理
      • 9.2 纯滞后补偿控制的效果
      • 9.3 史密斯补偿的实现
      • 本章思考题及习题
    • 第10章 解耦控制系统
      • 10.1 关联系统解耦条件
      • 10.2 解耦控制方案
      • 10.3 解耦控制应用实例
      • 本章思考题及习题
    • 第11章 按计算指标及推断控制系统
      • 11.1 按计算指标的控制系统
      • 11.2 推断控制系统
      • 本章思考题及习题
    • 第12章 按z变换设计的控制系统
      • 12.1 最小拍控制算法
      • 12.2 大林(Dahlin)控制算法
      • 12.3 采样控制系统
      • 本章思考题及习题
    • 第13章 模型预测控制
      • 13.1 模型算法控制(MAC) 
      • 13.2 动态矩阵控制
      • 本章思考题及习题
    • 第14章 其他新型控制方法
      • 14.1 最优控制系统
        • 14.1.1 最优控制问题的描述
        • 14.1.2 最优控制的常用求解方法
        • 14.1.3 最优控制的实现
      • 14.2 自适应控制
        • 14.2.1 程序自适应
        • 14.2.2 自校正控制
        • 14.2.3 模型参考自适应
      • 14.3 多变量现代频域方法
        • 14.3.1 逆奈奎斯特阵列法(INA) 
        • 14.3.2 特征轨迹法
      • 本章思考题及习题
  • 第三篇 过程控制工程
    • 第15章 流体输送设备的控制
      • 15.1 泵的常规控制
        • 15.1.1 离心泵的控制方案
        • 15.1.2 容积式泵的控制方案
      • 15.2 压缩机的常规控制方案
      • 15.3 离心式压缩机的防喘振控制
        • 15.3.1 喘振现象及原因
        • 15.3.2 防喘振控制系统
        • 15.3.3 压缩机串、并联运行及防喘振控制
      • 15.4 长输管线的控制
      • 本章思考题及习题
    • 第16章 传热设备的控制
      • 16.1 概述
        • 16.1.1 传热设备的类型
        • 16.1.2 传热设备的控制要求
      • 16.2 传热设备的特性
        • 16.2.1 传热设备的静态特性
        • 16.2.2 传热设备的动态特性
      • 16.3 一般传热设备的控制
        • 16.3.1 换热器的控制
        • 16.3.2 蒸汽加热器的控制
        • 16.3.3 冷凝冷却器的控制
      • 16.4 锅炉设备的控制
        • 16.4.1 概述
        • 16.4.2 锅炉汽包水位的控制
        • 16.4.3 蒸汽过热系统的控制
        • 16.4.4 锅炉燃烧过程的控制
      • 16.5 加热炉的控制
        • 16.5.1 采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制
        • 16.5.2 特殊温度-流量串级控制系统
      • 16.6 蒸发器的控制
        • 16.6.1 蒸发器产品浓度的控制
        • 16.6.2 蒸发器其他相关参数的控制
      • 本章思考题及习题
    • 第17章 精馏塔的控制
      • 17.1 概述
        • 17.1.1 精馏原理
        • 17.1.2 精馏塔的主要干扰因素
        • 17.1.3 精馏塔的控制要求
      • 17.2 精馏塔的特性
        • 17.2.1 精馏塔的静态特性
        • 17.2.2 精馏塔的动态特性
      • 17.3 精馏塔被控变量的选择
        • 17.3.1 采用产品成分作为直接质量指标
        • 17.3.2 采用温度作为间接质量指标
        • 17.3.3 用压力补偿的温度参数作为间接指标
      • 17.4 精馏塔的整体控制方案
        • 17.4.1 传统的物料平衡控制
        • 17.4.2 质量指标反馈控制
        • 17.4.3 按两端质量指标控制
        • 17.4.4 串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏塔中的应用
        • 17.4.5 精馏塔塔压的控制
      • 17.5 精馏塔的新型控制方案
        • 17.5.1 内回流、热焓控制
        • 17.5.2 解耦控制
        • 17.5.3 推断控制
        • 17.5.4 精馏塔的节能控制
        • 17.5.5 精馏塔的最优控制
      • 本章思考题及习题
    • 第18章 化学反应器的控制
      • 18.1 概述
        • 18.1.1 化学反应的一些基本概念
        • 18.1.2 化学反应器的类型
        • 18.1.3 化学反应器的控制要求
      • 18.2 反应器的特性
      • 18.3 反应器的热稳定性分析
        • 18.3.1 反应器静态工作点的热稳定性
        • 18.3.2 开环不稳定,闭环稳定的条件
      • 18.4 反应器的基本控制方案
        • 18.4.1 反应器的温度控制
        • 18.4.2 反应器的进料流量控制
        • 18.4.3 反应器的压力控制
      • 18.5 反应器的新型控制方案
        • 18.5.1 聚合釜的温度-压力串级控制系统
        • 18.5.2 具有压力补偿的反应釜温度控制
        • 18.5.3 变换炉的最优控制
        • 18.5.4 连续搅拌槽反应器的自适应控制
      • 本章思考题及习题
  • 附录 实验装置介绍
  • 参考文献

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