過程控制工程為自動控制學科的重要組成部分，是自動化專業學生的必修課程之一。本書是在原國家規劃教材《過程控制工程》（第三版）的基礎上重新編寫的。
全書共分12章，第1章為過程控制概論；第2～6章講述常規控制技術，內容包括過程動態建模，PID單回路控制，前饋與比值控制，串級、均勻、選擇與分程控制等；第7、8章為先進控制技術，內容包括關聯分析與解耦設計、基于模型的控制方法等;第9章結合具體工程應用過程，詳細討論了過程控制系統的設計思想與實現方案；第10～12章為常用過程操作單元的控制方案，內容包括傳熱設備控制、精餾塔控制、化學反應過程控制等。
本書可作為高等院校自動化及相關專業高年級本科生或研究生的教材，也可供煉油、石油化工、化工、冶金、電力、輕工、環保等領域從事工業過程控制工程的技術人員參考。
戴連奎，浙江大學，教授，在教學方面，近十年來一直在講授浙江大學控制系的本科專業核心課程《過程控制工程》，因講課認真、思路活躍、實踐經驗豐富、加上風趣幽默，深受學生們的歡迎，該課程于2010年被評為浙江省省級精品課程。
在科研方面，一直在結合石油化工行業、從事過程在線分析與控制、光譜分析技術等方面的應用研究工作。作為項目負責人，已完成國家“863”課題2項、省級課題2項，正在承擔的國家科研項目2項，涉及近紅外光譜、激光拉曼光譜等分子光譜分析方法與應用技術。研究開發了我國首套在線拉曼分析系統，并應用于實際工業裝置，已獲得國家發明專利多項，并在國內外學術期刊上發表論文50余篇。現任《化工自動化及儀表》和《自動化儀表》期刊編委，儀器儀表協會在線分析專業委員會委員。
1過程控制概論1
1.1控制系統的組成與目標1
1.1.1控制系統的由來1
1.1.2控制系統的組成3
1.1.3過程控制的術語與目標4
1.2控制儀表與控制裝置5
1.2.1單元組合控制儀表5
1.2.2計算機控制裝置6
1.3過程控制策略9
1.3.1反饋控制9
1.3.2前饋控制11
1.4反饋控制系統的分類12
1.5過程控制的任務和要求13
思考題與習題116
2過程動態特性17
2.1典型工業過程的動態特性17
2.1.1自衡過程17
2.1.2非自衡過程19
2.2機理建模方法21
2.2.1機理建模的步驟21
2.2.2常用的方程21
2.2.3機理建模舉例26
2.3測量變送環節31
2.3.1關于測量誤差31
2.3.2測量信號的處理32
2.4控制閥32
2.4.1控制閥概述32
2.4.2流量特性和閥門增益33
2.4.3流量特性的選擇36
2.5廣義對象及經驗建模方法38
2.5.1廣義對象的概念38
2.5.2經驗建模的步驟39
2.5.3廣義對象的測試法建模39
思考題與習題245
3反饋控制48
3.1控制系統的性能指標48
3.1.1以階躍響應曲線的特征參數作為性能指標48
3.1.2偏差積分性能指標50
3.2三種常規的反饋控制模式51
3.2.1比例控制51
3.2.2比例積分控制52
3.2.3比例積分微分控制55
3.3PID控制器的選取與整定56
3.3.1控制器的選型56
3.3.2PID參數整定57
3.3.3PID參數自整定60
3.4單回路反饋控制系統的投運64
思考題與習題364
4前饋控制和比值控制65
4.1前饋控制系統65
4.1.1前饋控制的基本原理65
4.1.2前饋控制系統的特點67
4.2前饋控制系統的結構形式67
4.2.1靜態前饋67
4.2.2動態前饋68
4.2.3前饋反饋控制69
4.2.4多變量前饋控制70
4.2.5用計算機實施前饋控制72
4.3比值控制系統73
4.3.1定比值控制74
4.3.2變比值控制76
4.3.3比值控制的實施77
4.3.4比值控制系統的設計與投運80
4.3.5比值控制系統中的若干問題81
思考題與習題483
5其他典型控制系統85
5.1串級控制系統85
5.1.1串級控制的概念及方框圖描述85
5.1.2串級控制系統分析86
5.1.3串級控制系統設計87
5.1.4串級控制系統舉例90
5.2均勻控制96
5.2.1均勻控制的由來96
5.2.2均勻控制的實現97
5.2.3均勻控制的控制器參數整定99
5.3選擇性控制系統99
5.3.1用于設備軟保護的選擇性控制99
5.3.2其他選擇性控制系統101
5.4分程控制系統和閥位控制系統103
5.4.1分程控制系統103
5.4.2閥位控制系統107
5.5非線性過程增益補償108
5.5.1非線性過程的特點108
5.5.2非線性增益補償方法111
5.5.3pH中和過程控制116
思考題與習題5122
6計算機控制系統125
6.1計算機控制系統概述125
6.2信號采集與處理127
6.2.1信號采集與變換127
6.2.2信號處理與數據濾波130
6.3數字PID控制算法133
6.3.1數字PID控制算式133
6.3.2數字PID改進算式134
6.3.3數字PID控制的實現137
6.4數字控制系統舉例139
6.4.1DCS（Distributed Control System）概念139
6.4.2JX-300X系統結構140
6.4.3JX-300X系統軟件144
思考題與習題6146
7多回路控制系統分析與設計147
7.1相對增益147
7.1.1相對增益的概念148
7.1.2相對增益矩陣的計算149
7.2耦合系統的變量配對與控制參數整定151
7.2.1耦合系統的變量配對151
7.2.2耦合多回路系統的控制參數整定153
7.3多回路系統的解耦設計157
7.3.1基于方塊圖的線性解耦器158
7.3.2基于過程機理的非線性解耦器163
思考題與習題7165
8基于模型的控制方法167
8.1史密斯預估控制167
8.1.1史密斯補償原理167
8.1.2史密斯預估器的幾種改進方案170
8.2內模控制171
8.2.1內模控制系統的結構與性質171
8.2.2內模控制器的設計方法172
8.2.3改進型內模控制系統173
8.3模型預測控制176
8.3.1模型預測控制的基本原理177
8.3.2SISO無約束動態矩陣控制178
8.3.3MIMO受約束動態矩陣控制181
8.3.4預測控制軟件包簡介183
8.4應用示范186
8.4.1Wood-Berry塔的預測控制仿真186
8.4.2工業應用實例187
思考題與習題8191
9過程控制系統方案設計192
9.1概論192
9.2連續放熱反應釜的控制193
9.3處理廢水的氯化消毒處理198
9.4烴類廢氣收集罐的壓力控制201
思考題與習題9206
10傳熱設備的控制211
10.1傳熱設備的靜態與動態特性211
10.1.1熱量傳遞的三種方式211
10.1.2換熱設備的結構類型213
10.1.3換熱設備的靜態特性213
10.1.4換熱設備的動態特性215
10.2換熱設備的控制217
10.2.1換熱器的控制217
10.2.2蒸汽加熱器的控制218
10.2.3冷凝冷卻器的控制219
10.3加熱爐的控制220
10.3.1加熱爐的單回路控制方案221
10.3.2加熱爐的串級控制方案222
10.4鍋爐設備的控制225
10.4.1汽包水位的控制227
10.4.2燃燒系統的控制232
10.4.3蒸汽過熱系統的控制235
思考題與習題10235
11精餾塔的控制238
11.1精餾塔的控制目標238
11.1.1質量指標238
11.1.2產品產量和能量消耗239
11.2精餾塔的靜態特性和動態特性240
11.2.1精餾塔的靜態特性240
11.2.2精餾塔的動態模型242
11.3精餾塔質量指標的選取247
11.3.1靈敏板的溫度控制247
11.3.2溫差控制248
11.3.3雙溫差控制248
11.4精餾塔的常用控制方案249
11.4.1物料平衡控制251
11.4.2精餾段質量指標控制255
11.4.3提餾段質量指標控制261
11.4.4兩端質量指標控制263
11.5精餾塔的先進控制方案267
11.5.1內回流控制267
11.5.2產品質量的軟測量與推斷控制268
11.5.3精餾塔的節能控制270
思考題與習題11272
12化學反應過程控制274
12.1化學反應過程概述274
12.1.1化學反應器的類型274
12.1.2化學反應的基本規律276
12.2化學反應器的動態數學模型279
12.2.1基本動態方程式279
12.2.2反應器的熱穩定性280
12.3反應器的基本控制方案282
12.3.1概述282
12.3.2反應器的溫度控制283
12.3.3外圍條件的穩定控制286
12.4典型反應器的控制方案設計288
12.4.1聚合反應釜的控制288
12.4.2合成氨過程的控制291
思考題與習題12297
參考文獻298
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