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第一部分 基本概念2

第1章 过程控制概论2

1.1典型的过程控制问题2

1.2实例分析——混合过程4

1.3过程控制方法分类6

1.4更复杂的实例分析——精馏塔7

1.5过程控制功能的多层体系8

1.6控制系统设计概述10

小结12

习题12

第2章 化工过程的数学模型15

2.1动态过程模型的原理15

2.2一般建模原则17

2.3 自由度分析21

2.4典型过程的动态模型23

参考文献37

2.5动态模型的解及数字仿真的用途38

小结39

参考文献39

习题40

第二部分 过程的动态特性50

第3章 拉普拉斯变换50

3.1特征函数的拉普拉斯变换50

3.2利用拉普拉斯技术求解微分方程54

3.3部分分式展开56

3.4拉普拉斯变换的其他性质62

3.5瞬态响应示例65

习题70

参考文献70

小结70

第4章 传递函数和状态空间模型74

4.1传递函数的推导74

4.2传递函数的性质79

4.3非线性模型的线性化83

4.4状态空间模型和传递函数矩阵模型88

小结91

参考文献92

习题92

第5章 一阶过程和二阶过程的动态特性97

5.1标准过程输入97

5.2一阶过程的响应100

5.3积分过程的响应104

5.4二阶过程的响应106

习题113

小结113

参考文献113

第6章 复杂过程的动态响应特性120

6.1极点和零点及其对过程响应的影响120

6.2纯迟延过程125

6.3高阶传递函数的近似130

6.4互作用和非互作用过程133

6.5多输入－多输出过程135

小结137

习题137

第7章 基于过程数据的实验建模144

7.1基于线性或非线性回归方法的建模145

7.2利用阶跃响应建立一阶和二阶模型149

7.3神经网络模型156

7.4离散时间动态模型157

7.5基于实验数据辨识离散时间模型159

小结163

参考文献163

习题164

第三部分 反馈与前馈控制170

第8章 反馈控制器170

8.1前言170

8.2基本控制模式172

8.3比例积分微分控制器的特性177

8.4开关控制180

8.5反馈控制系统的典型响应180

8.6 PID控制器的数字形式181

习题184

小结184

参考文献184

第9章 控制系统仪表187

9.1传感器和变送器188

9.2最终控制单元193

9.3传输线199

9.4仪表的精度199

小结204

参考文献204

习题205

第10章 控制系统设计概述209

10.1引言209

10.2工艺设计对于过程控制的影响210

10.3过程控制的自由度212

10.4被控变量、操作变量和被测变量的选择215

10.5过程安全和过程控制221

小结226

参考文献226

习题228

第11章 闭环控制系统的动态特性和稳定性231

11.1方框图表达231

11.2闭环传递函数234

11.3简单控制系统的闭环响应238

11.4闭环控制系统的稳定性245

11.5根轨迹图253

小结255

参考文献255

习题255

12.1闭环系统的性能指标264

第12章 aPID控制器的设计、整定和故障诊断264

12.2基于模型的设计方法266

12.3控制器整定公式272

12.4具有双自由度的控制器279

12.5在线控制器整定280

12.6常见控制回路的整定指导准则286

12.7控制回路的故障诊断288

小结290

参考文献290

习题292

第13章 频率响应分析297

13.1一阶过程的正弦激励297

13.2n阶过程的正弦激励298

13.3伯德图302

13.4反馈控制器的频率响应特性311

13.5奈奎斯特图314

小结316

参考文献316

习题316

第14章 基于频率响应分析的控制系统设计320

14.1闭环特性320

14.2伯德稳定性判据322

14.3奈奎斯特稳定性判据326

14.4增益和相位裕量328

14.5闭环频率响应和灵敏度函数330

14.6鲁棒性分析334

小结338

参考文献338

习题339

第15章 前馈控制和比值控制343

15.1前馈控制概述343

15.2比值控制345

15.3基于稳态模型的前馈控制器设计347

15.4基于动态模型的前馈控制器设计349

15.5稳态设计方法和动态设计方法之间的关系353

15.6前馈－反馈控制系统的结构354

15.7前馈控制器的整定354

小结356

参考文献356

习题356

第四部分 先进过程控制362

第16章 增强的单回路控制策略362

16.1串级控制362

16.2纯迟延补偿367

16.3推理控制370

16.4选择性控制／超驰系统371

16.5非线性控制系统374

16.6自适应控制系统380

小结381

参考文献382

习题383

第17章 数字采样、滤波和控制389

17.1采样与信号重构389

17.2信号处理和数字滤波391

17.3数字控制中的z变换分析396

17.4数字PID控制器的整定403

17.5数字控制器设计中的直接综合405

17.6最小方差控制410

小结411

参考文献411

习题412

第18章 多回路和多变量控制418

18.1过程耦合与控制回路关联419

18.2被控变量和操作变量的配对424

18.3奇异值分析431

18.4多回路PID控制系统的整定436

18.5解耦控制与多变量控制策略436

18.6降低控制回路关联的策略439

小结440

参考文献440

习题442

第19章 实时优化450

19.1实时优化的基本要求451

19.2实时优化问题的表述及求解454

19.3无约束与约束优化456

19.4线性规划459

19.5二次规划和非线性规划463

小结466

参考文献466

习题467

第20章 模型预测控制471

20.1模型预测控制概述471

20.2单输入－单输出模型的预测473

20.3多输入－多输出模型的预测480

20.4模型预测控制的计算482

20.5设定值计算486

20.6设计参数的选择和整定参数488

20.7 MPC的实现493

小结496

参考文献496

习题498

第21章 过程监测500

21.1传统监测方法501

21.2质量控制图503

21.3统计过程控制的拓展511

21.4多元统计技术513

21.5控制性能监测516

小结517

参考文献518

习题519

第22章 间歇过程控制522

22.1间歇控制系统523

22.2顺序和逻辑控制524

22.3间歇生产中的控制530

22.4 Run-to-Run控制536

22.5间歇生产管理537

小结541

参考文献541

习题542

第23章 整厂控制546

23.1整厂控制问题546

23.2用于整厂控制研究的假想工厂548

23.3物料和能量的内部反馈552

23.4过程设计和控制系统设计的交互作用562

小结563

参考文献563

习题564

第24章 整厂控制系统设计566

24.1整厂控制系统设计的一般流程566

24.2整厂控制系统设计的系统化方法567

24.3实例分析：包括反应器和闪蒸装置的工厂570

24.4控制结构对闭环响应性能的影响583

小结583

参考文献584

习题584

附录A数字过程控制系统：硬件和软件587

附录B 用于守恒方程的热力学概念综述599

附录C在过程控制中使用MATLAB软件602

附录D 围线映像和幅角定理608

附录E 在整厂控制中用到的动态模型和有关参数611

中英文术语对照618