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序1

前言1

第1章 绪论1

1.1 控制理论与过程控制系统的发展状况1

1.2 过程控制系统简介5

1.2.1 概述5

1.2.2 闭环控制与开环控制7

1.2.3 控制系统的组成及框图8

1.2.4 控制系统的分类9

1.3 控制系统的过渡过程11

1.3.1 稳态与动态11

1.3.2 控制系统的过渡过程及品质指标12

1.4 过程控制系统的研究对象与任务14

习题及思考题15

第2章 工业过程数学模型16

2.1 工业过程稳态数学模型16

2.1.1 机理建模16

2.1.2 经验模型17

2.1.3 机理与经验的组合建模19

2.2 工业过程动态数学模型19

2.2.1 动态数学模型的作用和要求19

2.2.2 动态数学模型的类型20

2.2.3 建立动态数学模型的途径21

2.2.4 工业过程动态机理模型23

2.2.5 过程辨识与参数估计32

2.2.6 典型过程动态数学模型39

习题及思考题42

第3章 控制器的控制规律43

3.1 双位控制43

3.2 比例控制45

3.3 积分控制及比例积分控制47

3.3.1 积分控制47

3.3.2 比例积分控制48

3.3.3 积分饱和50

3.4 微分控制及比例微分控制51

3.4.1 微分控制52

3.4.2 比例微分控制52

3.5 比例积分微分控制53

3.6 离散比例积分微分控制55

3.6.1 离散比例积分微分控制算法55

3.6.2 离散比例积分微分控制算法的特点56

3.6.3 离散比例积分微分控制算法的改进56

习题及思考题58

第4章 简单控制系统59

4.1 控制系统的组成59

4.2 简单控制系统的设计61

4.2.1 控制系统设计概述61

4.2.2 被控变量与操纵变量的选择62

4.2.3 检测变送环节选择64

4.2.4 执行器（气动薄膜控制阀）的选择66

4.2.5 控制规律及控制器作用方向的选择73

4.3 简单控制系统的参数整定75

4.3.1 控制器的参数整定若干原则75

4.3.2 控制器参数的工程整定法75

4.4 控制系统的投运78

4.4.1 投运前的准备工作78

4.4.2 投运过程79

4.5 简单控制系统设计案例79

4.5.1 控制方案设计79

4.5.2 检测控制仪表的选用80

习题及思考题80

第5章 常用复杂控制系统82

5.1 串级控制系统82

5.1.1 串级控制系统的基本原理82

5.1.2 串级控制系统的特点84

5.1.3 串级控制系统的设计87

5.1.4 串级控制系统控制器参数的整定89

5.1.5 串级控制系统的变型89

5.1.6 串级控制系统的应用实例91

5.2 比值控制系统92

5.2.1 比值控制系统的基本原理和主要结构形式92

5.2.2 比值系数的计算94

5.2.3 比值控制系统工程应用中的问题96

5.2.4 比值控制系统的参数整定和投运97

5.2.5 比值控制系统的应用实例97

5.3 均匀控制系统99

5.3.1 均匀控制系统的基本原理和主要结构形式99

5.3.2 均匀控制系统控制规律的选择及参数整定100

5.4 前馈控制系统101

5.4.1 前馈控制系统的基本原理101

5.4.2 前馈控制系统的主要结构形式102

5.4.3 前馈控制系统的设计及工程实施中若干问题103

5.4.4 前馈控制系统的应用实例105

5.5 选择性控制系统106

5.5.1 选择性控制系统的基本原理和主要结构形式106

5.5.2 选择性控制系统设计和工程应用中的问题109

5.5.3 选择性控制系统的应用实例110

5.6 分程控制系统112

5.6.1 不同工况需要不同的控制手段113

5.6.2 扩大控制阀的可调范围113

5.7 双重控制系统114

5.7.1 双重控制系统的基本原理和主要结构形式114

5.7.2 双重控制系统设计和工程应用中的问题114

5.7.3 双重控制系统的应用实例115

5.8 差拍控制系统116

5.8.1 差拍控制系统的基本原理116

5.8.2 达林控制算法116

5.8.3 V.E.控制算法117

习题及思考题117

第6章 先进控制技术119

6.1 基于模型的预测控制119

6.1.1 预测控制的基本原理119

6.1.2 预测控制算法121

6.1.3 预测控制软件包的发展123

6.1.4 预测控制的工业应用123

6.2 推断控制127

6.3 软测量技术129

6.3.1 软测量技术的基本原理130

6.3.2 软测量技术的工业应用实例131

6.4 纯滞后补偿控制133

6.5 解藕控制134

6.5.1 系统的关联分析134

6.5.2 相对增益135

6.5.3 减少与解除耦合途径137

6.5.4 串接解藕控制138

6.5.5 解耦控制系统的工业应用实例140

6.6 自适应控制142

6.6.1 简单自适应控制系统143

6.6.2 模型参考型自适应控制系统145

6.6.3 自校正控制系统146

6.7 智能控制146

6.7.1 专家系统146

6.7.2 模糊控制149

6.7.3 神经网络控制152

6.8 综合自动化155

6.8.1 综合自动化的意义155

6.8.2 综合自动化系统的特点156

6.8.3 综合自动化系统的构成157

习题及思考题158

第7章 典型过程单元控制159

7.1 流体输送设备的控制159

7.1.1 泵的控制160

7.1.2 变频调速器的应用162

7.1.3 压缩机的控制163

7.1.4 离心式压缩机的防喘振控制系统164

7.2 传热设备的控制169

7.2.1 传热设备的稳态数学模型169

7.2.2 一般传热设备的控制172

7.2.3 传热设备的热焓与热量控制方案174

7.3 蒸发器的控制175

7.3.1 蒸发器的特性176

7.3.2 蒸发器的主控制回路176

7.3.3 蒸发器的辅助控制回路178

7.4 管式加热炉的控制178

7.4.1 加热炉的简单控制179

7.4.2 加热炉的串级控制系统179

7.4.3 加热炉的安全联锁保护系统180

7.4.4 加热炉的热效率控制181

7.5 工业窑炉的控制182

7.5.1 玻璃窑炉的控制182

7.5.2 燃烧式工业窑炉的控制185

7.5.3 水泥窑炉的控制187

7.6 精馏塔的控制188

7.6.1 精馏塔的控制要求189

7.6.2 精馏塔的扰动分析190

7.6.3 精馏塔的特性191

7.6.4 精馏塔被控变量的选择195

7.6.5 精馏塔的控制方案197

7.6.6 精馏塔的先进控制202

7.6.7 精馏塔的节能控制208

7.6.8 精馏塔的优化216

7.7 化学反应器的控制220

7.7.1 化学反应器的控制要求220

7.7.2 化学反应器的热稳定性221

7.7.3 化学反应器的基本控制策略223

7.7.4 化学反应器的基本控制方案223

习题及思考题229

第8章 典型工业生产过程的控制231

8.1 常减压蒸馏过程的控制231

8.1.1 常减压蒸馏过程的控制要求和目标232

8.1.2 减压精馏塔智能多变量控制系统235

8.2 催化裂化过程的控制237

8.2.1 催化裂化过程反应-再生系统的控制237

8.2.2 裂解气分馏塔的控制238

8.2.3 吸收-稳定系统的控制239

8.2.4 反应-再生专家系统240

8.3 乙烯生产过程的控制242

8.3.1 裂解过程的控制242

8.3.2 乙烯精馏塔控制246

8.3.3 乙炔加氢反应器控制249

8.4 聚合过程的控制252

8.4.1 聚对苯二甲酸乙二酯（聚酯）生产过程的控制252

8.4.2 聚氯乙烯生产过程的控制253

8.4.3 聚乙烯生产过程的控制255

8.5 生化过程的控制258

8.5.1 常用生化过程的控制259

8.5.2 啤酒发酵过程的控制261

8.5.3 典型生化过程的计算机控制262

8.6 制浆造纸过程的控制和硫酸盐法制浆过程的控制264

8.6.1 制浆造纸过程的控制265

8.6.2 硫酸盐法制浆过程的控制270

8.7 冶金过程的控制272

8.7.1 转炉炼钢过程的控制272

8.7.2 氧化转炉炼钢过程的控制274

8.7.3 初轧生产过程的控制277

8.8 电力过程的控制279

8.8.1 锅炉设备的控制279

8.8.2 电站锅炉和发电机组的协调控制288

8.9 化肥生产过程的控制291

8.9.1 合成氨生产过程的控制291

8.9.2 尿素生产过程的控制300

习题及思考题302

参考文献303