过程控制工程（第四版）

过程控制工程为自动控制学科的重要组成部分，是自动化专业学生的必修课程之一。本书是在原国家规划教材《过程控制工程》（第三版）的基础上重新编写的。

全书共分12章，第1章为过程控制概论；第2～6章讲述常规控制技术，内容包括过程动态建模，PID单回路控制，前馈与比值控制，串级、均匀、选择与分程控制等；第7、8章为先进控制技术，内容包括关联分析与解耦设计、基于模型的控制方法等;第9章结合具体工程应用过程，详细讨论了过程控制系统的设计思想与实现方案；第10～12章为常用过程操作单元的控制方案，内容包括传热设备控制、精馏塔控制、化学反应过程控制等。

本书可作为高等院校自动化及相关专业高年级本科生或研究生的教材，也可供炼油、石油化工、化工、冶金、电力、轻工、环保等领域从事工业过程控制工程的技术人员参考。

1过程控制概论1

1.1控制系统的组成与目标1

1.1.1控制系统的由来1

1.1.2控制系统的组成3

1.1.3过程控制的术语与目标4

1.2控制仪表与控制装置5

1.2.1单元组合控制仪表5

1.2.2计算机控制装置6

1.3过程控制策略9

1.3.1反馈控制9

1.3.2前馈控制11

1.4反馈控制系统的分类12

1.5过程控制的任务和要求13

思考题与习题116

2过程动态特性17

2.1典型工业过程的动态特性17

2.1.1自衡过程17

2.1.2非自衡过程19

2.2机理建模方法21

2.2.1机理建模的步骤21

2.2.2常用的方程21

2.2.3机理建模举例26

2.3测量变送环节31

2.3.1关于测量误差31

2.3.2测量信号的处理32

2.4控制阀32

2.4.1控制阀概述32

2.4.2流量特性和阀门增益33

2.4.3流量特性的选择36

2.5广义对象及经验建模方法38

2.5.1广义对象的概念38

2.5.2经验建模的步骤39

2.5.3广义对象的测试法建模39

思考题与习题245

3反馈控制48

3.1控制系统的性能指标48

3.1.1以阶跃响应曲线的特征参数作为性能指标48

3.1.2偏差积分性能指标50

3.2三种常规的反馈控制模式51

3.2.1比例控制51

3.2.2比例积分控制52

3.2.3比例积分微分控制55

3.3PID控制器的选取与整定56

3.3.1控制器的选型56

3.3.2PID参数整定57

3.3.3PID参数自整定60

3.4单回路反馈控制系统的投运64

思考题与习题364

4前馈控制和比值控制65

4.1前馈控制系统65

4.1.1前馈控制的基本原理65

4.1.2前馈控制系统的特点67

4.2前馈控制系统的结构形式67

4.2.1静态前馈67

4.2.2动态前馈68

4.2.3前馈反馈控制69

4.2.4多变量前馈控制70

4.2.5用计算机实施前馈控制72

4.3比值控制系统73

4.3.1定比值控制74

4.3.2变比值控制76

4.3.3比值控制的实施77

4.3.4比值控制系统的设计与投运80

4.3.5比值控制系统中的若干问题81

思考题与习题483

5其他典型控制系统85

5.1串级控制系统85

5.1.1串级控制的概念及方框图描述85

5.1.2串级控制系统分析86

5.1.3串级控制系统设计87

5.1.4串级控制系统举例90

5.2均匀控制96

5.2.1均匀控制的由来96

5.2.2均匀控制的实现97

5.2.3均匀控制的控制器参数整定99

5.3选择性控制系统99

5.3.1用于设备软保护的选择性控制99

5.3.2其他选择性控制系统101

5.4分程控制系统和阀位控制系统103

5.4.1分程控制系统103

5.4.2阀位控制系统107

5.5非线性过程增益补偿108

5.5.1非线性过程的特点108

5.5.2非线性增益补偿方法111

5.5.3pH中和过程控制116

思考题与习题5122

6计算机控制系统125

6.1计算机控制系统概述125

6.2信号采集与处理127

6.2.1信号采集与变换127

6.2.2信号处理与数据滤波130

6.3数字PID控制算法133

6.3.1数字PID控制算式133

6.3.2数字PID改进算式134

6.3.3数字PID控制的实现137

6.4数字控制系统举例139

6.4.1DCS（Distributed Control System）概念139

6.4.2JX-300X系统结构140

6.4.3JX-300X系统软件144

思考题与习题6146

7多回路控制系统分析与设计147

7.1相对增益147

7.1.1相对增益的概念148

7.1.2相对增益矩阵的计算149

7.2耦合系统的变量配对与控制参数整定151

7.2.1耦合系统的变量配对151

7.2.2耦合多回路系统的控制参数整定153

7.3多回路系统的解耦设计157

7.3.1基于方块图的线性解耦器158

7.3.2基于过程机理的非线性解耦器163

思考题与习题7165

8基于模型的控制方法167

8.1史密斯预估控制167

8.1.1史密斯补偿原理167

8.1.2史密斯预估器的几种改进方案170

8.2内模控制171

8.2.1内模控制系统的结构与性质171

8.2.2内模控制器的设计方法172

8.2.3改进型内模控制系统173

8.3模型预测控制176

8.3.1模型预测控制的基本原理177

8.3.2SISO无约束动态矩阵控制178

8.3.3MIMO受约束动态矩阵控制181

8.3.4预测控制软件包简介183

8.4应用示范186

8.4.1Wood-Berry塔的预测控制仿真186

8.4.2工业应用实例187

思考题与习题8191

9过程控制系统方案设计192

9.1概论192

9.2连续放热反应釜的控制193

9.3处理废水的氯化消毒处理198

9.4烃类废气收集罐的压力控制201

思考题与习题9206

10传热设备的控制211

10.1传热设备的静态与动态特性211

10.1.1热量传递的三种方式211

10.1.2换热设备的结构类型213

10.1.3换热设备的静态特性213

10.1.4换热设备的动态特性215

10.2换热设备的控制217

10.2.1换热器的控制217

10.2.2蒸汽加热器的控制218

10.2.3冷凝冷却器的控制219

10.3加热炉的控制220

10.3.1加热炉的单回路控制方案221

10.3.2加热炉的串级控制方案222

10.4锅炉设备的控制225

10.4.1汽包水位的控制227

10.4.2燃烧系统的控制232

10.4.3蒸汽过热系统的控制235

思考题与习题10235

11精馏塔的控制238

11.1精馏塔的控制目标238

11.1.1质量指标238

11.1.2产品产量和能量消耗239

11.2精馏塔的静态特性和动态特性240

11.2.1精馏塔的静态特性240

11.2.2精馏塔的动态模型242

11.3精馏塔质量指标的选取247

11.3.1灵敏板的温度控制247

11.3.2温差控制248

11.3.3双温差控制248

11.4精馏塔的常用控制方案249

11.4.1物料平衡控制251

11.4.2精馏段质量指标控制255

11.4.3提馏段质量指标控制261

11.4.4两端质量指标控制263

11.5精馏塔的先进控制方案267

11.5.1内回流控制267

11.5.2产品质量的软测量与推断控制268

11.5.3精馏塔的节能控制270

思考题与习题11272

12化学反应过程控制274

12.1化学反应过程概述274

12.1.1化学反应器的类型274

12.1.2化学反应的基本规律276

12.2化学反应器的动态数学模型279

12.2.1基本动态方程式279

12.2.2反应器的热稳定性280

12.3反应器的基本控制方案282

12.3.1概述282

12.3.2反应器的温度控制283

12.3.3外围条件的稳定控制286

12.4典型反应器的控制方案设计288

12.4.1聚合反应釜的控制288

12.4.2合成氨过程的控制291

思考题与习题12297

参考文献298 2100433B

过程控制工程（第四版）

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122368416

版次：4

商品编码：12957072

品牌：化学工业出版社

包装：平装

开本：16开

出版时间：2020-08-01

用纸：胶版纸

页数：298

正文语种：中文

本书是一本过程控制工程设计的入门教材,是在第一版基础上修订的本科教材。书中以计算机类控制工具(DCS、FCS、PLC)为主,讲述过程控制工程设计的整体情况。由于一些中小自动化项目还有采用常规仪表的,所以仍然保留了这些内容的介绍。书中内容包括过程控制工程设计阶段的划分与各阶段的设计任务、设计过程、与相关专业的协调关系等内容。

《高等学校教材：过程控制工程（第4版）》第一版于1992年获得第二届普通高等学校优秀教材全国优秀奖，《过程控制工程》第二版于2002年获得全国普通高等学校优秀教材一等奖，《过程控制工程》第三版被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材并荣获2011年上海市普通高校优秀教材一等奖。由俞金寿教授主持的“过程控制工程”课程于2009年被评为国家精品课程。

本书在分析过程稳态和动态数学模型的基础上，主要讨论了简单控制系统、复杂控制系统、先进控制系统的结构、原理、特点、适用场合、系统设计及应用等问题，并阐述了过程工业（石化、化工、轻工、医药等）生产过程中典型单元操作的控制方案，还介绍了典型工业生产过程（合成氨过程、常减压过程、催化裂化过程、乙烯过程、聚合过程、生化过程、制浆造纸过程和冶金过程）的控制。本书的特点是基本理论与新的发展并重，理论与实际结合，内容切合信息时代的需要，并力求深入浅出，着重物理概念。

《高等学校教材：过程控制工程（第4版）》可作为过程控制课程的教材、继续教育教材或参考书，还可供从事过程控制的自动化工作者和高校师生参考。

《过程控制工程设计(第二版)》是一本过程控制工程设计的入门教材，是在第一版基础上修订的本科教材。书中最后简要介绍了自控工程验收等相关内容。《过程控制工程设计(第二版)》在内容编排上仍然以工程设计的问题为主线介绍相关的设计内容，优先介绍国际通用设计体制工程表达和设计文件的绘制（编制），同时适当介绍了老设计体制。书中的工程表达方法以国家标准、行业标准为主，兼顾一些工程界的习惯表达。

《过程控制工程设计(第二版)》可作为过程自动化和测控技术与仪器专业过程控制工程设计教材，也可作为过程自动化工程技术人员的参考用书。