過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用

第1章 過程控制基礎(chǔ) 1
1．1 生產(chǎn)過程控制 1
1．1．1 過程工業(yè)的特點(diǎn) 1
1．1．2 生產(chǎn)過程控制主要任務(wù) 1
1．1．3 生產(chǎn)過程控制主要內(nèi)容與控制目標(biāo) 2
1．2 過程控制進(jìn)展 3
1．2．1 過程控制裝置的進(jìn)展 3
1．2．2 過程控制策略與算法的進(jìn)展 4
1．3 過程控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn) 4
1．3．1 過程控制系統(tǒng)組成 4
1．3．2 過程控制系統(tǒng)特點(diǎn) 7
1．4 過程控制系統(tǒng)分類 8
1．4．1 按給定值的特點(diǎn)劃分 8
1．4．2 按系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)操縱變量影響劃分 9
1．4．3 按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分 9
1．4．4 按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分 10
1．5 過程控制系統(tǒng)過渡過程及其性能指標(biāo) 11
1．5．1 控制系統(tǒng)的過渡過程 11
1．5．2 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 13
思考與練習(xí) 14
第2章 過程檢測技術(shù) 16
2．1 檢測概述 16
2．1．1 檢測的基本方法 16
2．1．2 測量誤差與分類 17
2．1．3 檢測儀表與系統(tǒng) 18
2．1．4 檢測性能指標(biāo) 19
2．1．5 檢測儀表的分類 20
2．2 溫度檢測 21
2．2．1 概述 21
2．2．2 熱電偶及測溫原理 22
2．2．3 熱電阻及測溫原理 26
2．2．4 應(yīng)用案例 27
2．3 壓力檢測 29
2．3．1 概述 29
2．3．2 液柱式壓力檢測 30
2．3．3 彈性式壓力檢測 31
2．3．4 電容式壓力檢測 31
2．3．5 應(yīng)變式壓力檢測 32
2．3．6 應(yīng)用案例 33
2．4 流量檢測 35
2．4．1 概述 35
2．4．2 節(jié)流式流量檢測 36
2．4．3 電磁式流量檢測 38
2．4．4 容積式流量檢測 38
2．4．5 變面積式流量檢測 39
2．4．6 應(yīng)用案例 40
2．5 液位檢測 41
2．5．1 概述 41
2．5．2 靜壓式液位計(jì) 42
2．5．3 浮力式液位計(jì) 43
2．5．4 電容式液位計(jì) 44
2．5．5 超聲波式液位計(jì) 45
2．5．6 應(yīng)用案例 46
2．6 成分檢測 46
2．6．1 概述 46
2．6．2 熱導(dǎo)式檢測技術(shù) 47
2．6．3 熱磁式檢測技術(shù) 49
2．6．4 紅外式成分檢測 50
2．6．5 色譜分析方法 52
2．6．6 應(yīng)用案例 55
2．7 檢測信號(hào)變換技術(shù) 55
2．7．1 信號(hào)變換的基本形式 55
2．7．2 常見信號(hào)間的變換 58
思考與練習(xí) 64
第3章 過程控制系統(tǒng)建模 66
3．1 被控過程的數(shù)學(xué)模型與建立 66
3．1．1 過程的數(shù)學(xué)模型 66
3．1．2 過程建模的目的與要求 67
3．1．3 過程建模的方法 68
3．2 機(jī)理法建模 69
3．2．1 基本思路 69
3．2．2 單容對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 69
3．2．3 多容對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 71
3．3 測試法建模 74
3．3．1 對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法 74
3．3．2 測定動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域法 75
3．3．3 測定動(dòng)態(tài)特性的頻域法 81
思考與練習(xí) 83
第4章 簡單控制系統(tǒng) 84
4．1 簡單控制系統(tǒng)組成 84
4．2 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 85
4．2．1 被控變量和操控變量的選擇 85
4．2．2 變送器及其選擇基本要求 86
4．2．3 控制器及控制規(guī)律的選擇 90
4．2．4 執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的選擇 107
4．3 簡單控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 113
4．3．1 經(jīng)驗(yàn)整定法 113
4．3．2 臨界比例度法 114
4．3．3 衰減曲線法 115
4．4 控制系統(tǒng)的投運(yùn) 116
4．5 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例 117
思考與練習(xí) 118
第5章 復(fù)雜控制系統(tǒng) 120
5．1 串級(jí)控制系統(tǒng) 120
5．1．1 基本原理和結(jié)構(gòu) 120
5．1．2 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 121
5．1．3 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 122
5．1．4 控制器參數(shù)整定 124
5．1．5 應(yīng)用案例 124
5．2 比值控制系統(tǒng) 128
5．2．1 比值控制原理和結(jié)構(gòu) 128
5．2．2 比值系數(shù)的計(jì)算 130
5．3 均勻控制系統(tǒng) 131
5．3．1 均勻控制的提出 131
5．3．2 均勻控制系統(tǒng)的分類 132
5．3．3 控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定 134
5．4 前饋控制系統(tǒng) 135
5．4．1 基本原理 135
5．4．2 前饋控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式 135
5．4．3 采用前饋控制系統(tǒng)的條件 136
5．5 選擇性控制系統(tǒng) 136
5．6 分程控制系統(tǒng) 138
5．6．1 基本概念 138
5．6．2 分程控制的應(yīng)用 138
思考與練習(xí) 140
第6章 先進(jìn)過程控制系統(tǒng) 142
6．1 模糊控制 142
6．1．1 模糊集合 142
6．1．2 模糊關(guān)系 146
6．1．3 模糊推理 150
6．1．4 模糊控制器原理及設(shè)計(jì) 154
6．2 預(yù)測控制 157
6．2．1 預(yù)測控制的基本原理 157
6．2．2 預(yù)測控制工業(yè)應(yīng)用 158
6．3 自適應(yīng)控制 158
6．3．1 自校正控制系統(tǒng) 159
6．3．2 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng) 159
6．4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 160
6．4．1 神經(jīng)元模型 160
6．4．2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 161
6．4．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中的應(yīng)用 161
6．5 魯棒控制 162
6．6 故障檢測診斷和容錯(cuò)控制 163
6．6．1 故障檢測診斷 163
6．6．2 容錯(cuò)控制 164
6．7 解耦控制 164
6．7．1 耦合現(xiàn)象的影響與分析 164
6．7．2 解耦控制方法 165
思考與練習(xí) 166
第7章 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 168
7．1 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本概念 168
7．2 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成 169
7．2．1 硬件組成 169
7．2．2 軟件組成 171
7．3 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類 171
7．3．1 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng) 172
7．3．2 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 172
7．3．3 監(jiān)督控制系統(tǒng) 173
7．3．4 分布式控制系統(tǒng) 173
7．3．5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 174
7．4 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 175
7．4．1 連續(xù)域設(shè)計(jì)-離散化方法 175
7．4．2 直接數(shù)字域（離散域）設(shè)計(jì) 176
7．5 過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 176
7．5．1 發(fā)展概況 176
7．5．2 發(fā)展趨勢 177
思考與練習(xí) 179
第8章 典型過程單元控制方案 180
8．1 流體輸送設(shè)備的控制 180
8．1．1 泵的控制 180
8．1．2 壓縮機(jī)的控制 183
8．1．3 變頻調(diào)速器的應(yīng)用 184
8．1．4 防喘振控制系統(tǒng) 185
8．2 傳熱設(shè)備的控制 186
8．2．1 傳熱設(shè)備的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型 186
8．2．2 一般傳熱設(shè)備的控制 187
8．2．3 管式加熱爐的控制 189
8．3 鍋爐設(shè)備的控制 191
8．3．1 鍋爐汽包水位的控制 192
8．3．2 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 195
8．3．3 蒸汽過熱系統(tǒng)的控制 197
8．4 精餾塔的控制 198
8．4．1 精餾塔的控制要求 198
8．4．2 精餾塔的擾動(dòng)分析 199
8．4．3 精餾塔被控變量的選擇 200
8．4．4 精餾塔的控制方案 202
8．4．5 精餾塔的先進(jìn)控制 204
8．5 石油化工過程的控制 209
8．5．1 常減壓過程的控制 209
8．5．2 催化裂化的過程控制 212
8．5．3 乙烯生產(chǎn)過程的控制 215
8．5．4 聚合過程的控制 217
8．6 生化過程的控制 222
8．6．1 常用生化過程控制 223
8．6．2 青霉素發(fā)酵過程控制 225
8．6．3 啤酒發(fā)酵過程控制 226
8．7 造紙過程的控制 227
8．7．1 紙漿濃度的控制 227
8．7．2 紙料配漿的比值控制 228
8．7．3 磨漿機(jī)的控制 229
8．7．4 白水回收控制 230
8．8 冶金過程的控制 230
8．8．1 高爐煉鐵生產(chǎn)過程的控制 231
8．8．2 轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的控制 232
8．8．3 初軋生產(chǎn)過程的控制 234
附錄A 熱電偶的分度表 236
附錄B 主要熱電偶的參考函數(shù)和逆函數(shù) 249
附錄C 壓力單位換算表 252
附錄D 節(jié)流件和管道常用材質(zhì)的熱膨脹系數(shù) 253
參考文獻(xiàn) 254