工业生产过程控制 第二版
出版时间：2010年版
丛编项： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
内容简介
《工业生产过程控制（第2版）》讨论过程控制系统的结构、原理、特点、适用场合、系统分析和应用等问题，并与工艺设备和工业生产过程中控制系统的应用结合。《工业生产过程控制（第2版）》理论与实际结合，所附光盘提供CAI课件，可用于网络教育和供学生自学。在第一版基础上，《工业生产过程控制（第2版）》增补了近年来控制工程领域的新成果。《工业生产过程控制（第2版）》共分8章。分别按控制结构、工业过程设备、工业生产过程三部分进行讨论。第一部分内容涉及简单控制系统各组成环节的分析和相互影响；常见的串级控制、均匀控制、比值控制、前馈控制、分程控制、选择性控制、双重控制和基于模型计算的控制系统等复杂控制系统；先进控制系统，包括预测控制、解耦控制、软测量和推断控制、自适应和鲁棒控制、时滞补偿控制、智能控制、监督控制、故障检测诊断和容错控制及综合自动化等。第二部分以工业过程设备为主线，分析和讨论不同类型工业设备的控制，包括流体输送设备、传热设备、精馏塔和化学反应器的控制。第三部分按工业生产过程分类，分别对合成氨过程、间歇过程、常减压过程、催化裂化过程、乙烯过程、聚合过程、生物发酵过程、制浆造纸过程和冶金过程的控制进行分析。针对特定的工业生产过程，分析各自的特点，并提出相应控制方案。《工业生产过程控制（第2版）》可作为自动化、测控技术与仪器及相关专业本科生和研究生的教材，亦可供工业生产过程控制领域的工程技术人员和设计部门的工程技术人员参考。
目录
绪论1
习题和思考题6
1 简单控制系统7
1.1 控制系统组成和控制性能指标7
1.1.1 控制系统的组成7
1.1.2 控制系统的控制性能指标9
1.2 过程动态特性和建立过程的动态模型12
1.2.1 过程动态特性12
1.2.2 过程动态模型的建立16
1.3 检测变送环节18
1.3.1 检测变送环节的性能18
1.3.2 检测变送信号的处理20
1.4 执行器环节21
1.4.1 执行器概述21
1.4.2 流量特性23
1.4.3 控制阀流量特性的选择25
1.4.4 阀门定位器的正确使用29
1.4.5 其他执行器30
1.5 控制器的控制算法32
1.5.1 模拟PID控制算法33
1.5.2 数字PID控制算法40
1.5.3 开关控制45
1.5.4 与PID控制密切相关的几类控制算法45
1.6 控制器参数整定和控制系统投运51
1.6.1 控制器参数整定原则51
1.6.2 控制器参数整定方法52
1.6.3 控制系统的投运和维护54
习题和思考题55
2 常用复杂控制系统57
2.1 串级控制系统57
2.1.1 基本原理、结构和性能分析57
2.1.2 串级控制系统设计和工程应用中的问题61
2.2 均匀控制系统66
2.2.1 基本原理和结构66
2.2.2 控制器参数整定67
2.3 前馈控制系统68
2.3.1 基本原理、结构和性能分析68
2.3.2 前馈控制系统设计和工程应用中的问题71
2.4 比值控制系统75
2.4.1 基本原理、结构和性能分析75
2.4.2 控制方案分析76
2.4.3 比值控制系统设计和工程应用中的问题77
2.5 分程控制系统79
2.5.1 基本原理、结构和性能分析79
2.5.2 分程控制系统设计和工程应用中的问题80
2.6 选择性控制系统81
2.6.1 基本原理、结构和性能分析81
2.6.2 选择性控制系统设计和工程应用中的问题82
2.6.3 选择性控制系统与其他控制系统的结合83
2.7 双重控制系统84
2.7.1 基本原理、结构和性能分析84
2.7.2 双重控制系统设计和工程应用中的问题85
2.8 基于模型计算的控制系统86
2.8.1 根据模型计算测量值的控制系统86
2.8.2 根据模型计算设定值的控制系统89
2.8.3 非线性控制90
习题和思考题92
3 先进控制系统94
3.1 预测控制94
3.1.1 预测控制94
3.1.2 预测控制系统实施时应注意的问题96
3.1.3 预测控制算法97
3.2 解耦控制99
3.2.1 系统关联分析和相对增益99
3.2.2 解耦控制系统设计和工程应用中的问题101
3.3 软测量和推断控制105
3.3.1 软测量技术105
3.3.2 推断控制系统108
3.4 自适应控制109
3.4.1 自适应控制系统的基本结构和基本类型109
3.4.2 过程辨识的实验方法110
3.4.3 简单自适应控制系统111
3.4.4 自整定控制器111
3.4.5 自校正控制器112
3.4.6 模型参考自适应控制系统113
3.5 时滞补偿控制115
3.5.1 史密斯预估补偿控制115
3.5.2 其他时滞补偿控制系统117
3.6 智能控制120
3.6.1 智能控制概述120
3.6.2 专家系统121
3.6.3 模糊控制123
3.6.4 神经网络控制127
3.7 监督控制130
3.7.1 监督控制概述130
3.7.2 操作优化控制130
3.7.3 统计过程控制132
3.8 故障检测诊断与容错控制135
3.8.1 故障检测和诊断135
3.8.2 工况监测控制137
3.8.3 容错控制138
3.9 综合自动化139
3.9.1 企业信息化系统139
3.9.2 网络化142
3.9.3 现场总线和现场总线控制系统143
3.9.4 无线通信146
3.9.5 功能安全147
3.9.6 数据校正和数据融合148
习题和思考题150
4 流体输送设备的控制152
4.1 泵和压缩机的基本控制152
4.1.1 离心泵的控制152
4.1.2 容积式泵的控制153
4.1.3 风机的控制154
4.1.4 压缩机的控制155
4.2 离心压缩机的防喘振控制156
4.2.1 离心压缩机的喘振156
4.2.2 离心压缩机防喘振控制系统的设计和应用时的注意事项157
4.2.3 实例分析161
4.3 变频调速技术的应用163
4.3.1 概述163
4.3.2 离心风机的变频调速163
4.3.3 离心式水泵的变频调速165
习题和思考题165
5 传热设备的控制167
5.1 传热设备的特性167
5.1.1 热量传递方式167
5.1.2 换热器静态特性168
5.2 一般传热设备的控制170
5.2.1 一般传热设备的基本控制171
5.2.2 一般传热设备的复杂控制172
5.3 锅炉设备的控制173
5.3.1 锅炉汽包水位的控制173
5.3.2 蒸汽过热系统的控制176
5.3.3 锅炉燃烧控制系统177
5.3.4 单元机组的协调控制系统180
5.4 加热炉的控制183
5.4.1 加热炉的简单控制183
5.4.2 加热炉的复杂控制183
5.4.3 加热炉的安全联锁保护系统184
5.5 蒸发器的控制185
5.5.1 蒸发器的特性185
5.5.2 蒸发器的控制185
5.6 工业窑炉的控制186
5.6.1 陶瓷窑炉的控制186
5.6.2 玻璃熔窑的控制188
5.6.3 水泥窑炉的控制190
习题和思考题191
6 精馏塔的控制193
6.1 概述193
6.1.1 精馏塔的控制要求193
6.1.2 精馏塔的扰动分析194
6.2 精馏塔的特性195
6.2.1 物料平衡和内部物料平衡195
6.2.2 能量平衡196
6.2.3 进料浓度zF和流量F对产品质量的影响及控制策略197
6.3 精馏塔的基本控制199
6.3.1 精馏塔的被控变量199
6.3.2 精馏塔的基本控制200
6.4 复杂控制系统在精馏塔中的应用203
6.4.1 串级控制204
6.4.2 前馈反馈控制204
6.4.3 选择性控制204
6.4.4 节能控制207
6.5 先进控制系统在精馏塔中的应用213
6.5.1 软测量和推断控制213
6.5.2 预测控制215
6.5.3 优化控制218
习题和思考题225
7 化学反应器的控制226
7.1 概述226
7.1.1 化学反应器的类型和控制要求226
7.1.2 化学反应器的特性227
7.2 化学反应器的控制233
7.2.1 出料成分的控制233
7.2.2 反应过程工艺状态参数作为间接被控变量233
7.2.3 pH控制2347.2.4 化学反应器的推断控制235
7.2.5 稳定外围的控制236
7.2.6 开环不稳定反应器的控制237
习题和思考题239
8 典型工业生产过程的控制240
8.1 合成氨过程的控制240
8.1.1 变换炉的控制240
8.1.2 转化炉水碳比控制241
8.1.3 合成塔的控制241
8.2 间歇过程的控制243
8.2.1 间歇过程的特点243
8.2.2 间歇过程的控制247
8.2.3 生产计划和调度250
8.3 常减压过程的控制254
8.3.1 常减压过程的特点254
8.3.2 常减压塔的控制254
8.4 催化裂化过程的控制256
8.4.1 催化裂化过程的特点256
8.4.2 催化裂化过程的控制257
8.5 乙烯过程的控制260
8.5.1 乙烯裂解过程的特点260
8.5.2 乙烯裂解过程的控制261
8.5.3 分离过程的控制265
8.6 聚合过程的控制265
8.6.1 聚合过程的特点265
8.6.2 聚合过程的控制266
8.7 生化过程的控制273
8.7.1 生化过程的特点273
8.7.2 生化过程的控制275
8.8 制浆造纸过程的控制278
8.8.1 制浆造纸过程的特点278
8.8.2 制浆造纸过程的控制279
8.9 冶金过程的控制283
8.9.1 转炉炼钢过程的控制283
8.9.2 初轧生产过程的控制286
习题和思考题288
附录 管道仪表流程图的设计符号289
参考文献292
