过程控制系统及工程

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出版者:化学工业出版社
作者:翁维勤等编
出品人:
页数:248
译者:
出版时间:2002-7
价格:30.00
装帧:平装
isbn号码:9787502538514
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 控制
  • 过程控制
  • 控制系统
  • 工程应用
  • 自动化
  • 工业控制
  • 反馈控制
  • PLC
  • 控制理论
  • 稳定性
  • 实时控制
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具体描述

《过程控制系统及工程》由浅入深,重点突出,选材精炼,便于自学,适合作为工业自动化、检测技术及仪器仪表专业的本科生、函大、夜大的教材,也可作为工程师继续教育参考书。

《过程控制系统及工程》是一本深入探讨工业过程自动化控制理论与实践的专业书籍。本书旨在为读者提供一个全面而系统的理解,涵盖了从基础概念到高级应用的所有关键方面。 本书内容概览: 第一部分:过程控制基础 绪论: 介绍过程控制的定义、重要性及其在现代工业中的地位。探讨工业自动化发展的历史脉络和趋势,以及过程控制在提高生产效率、优化资源配置、保障安全生产等方面发挥的关键作用。 过程的数学模型: 详细阐述各种过程(如温度、压力、流量、液位等)的数学建模方法,包括一阶惯性环节、二阶惯性环节、纯滞后环节、比例环节、积分环节、微分环节等基本环节的模型表示。介绍模型的建立过程,如基于物理原理建模和基于数据建模的策略。 控制器原理: 深入讲解PID(比例-积分-微分)控制器的原理、特点及参数整定方法。分析比例(P)、积分(I)和微分(D)作用对系统响应的影响,并介绍AT、Ziegler-Nichols等经典整定方法。同时,探讨其他常用控制器,如模糊控制器、模型预测控制器(MPC)等的基本思想和应用。 系统稳定性分析: 介绍系统稳定性的概念,以及常用的稳定性判据,如Routh判据、Nyquist判据、Bode图分析法等。帮助读者理解如何判断一个控制系统的稳定性,并掌握提高系统稳定性的方法。 第二部分:过程控制系统的设计与实现 传感器与变送器: 详细介绍各类工业过程测量仪表(传感器)和信号转换设备(变送器)的工作原理、技术特性和选型依据。涵盖温度传感器(热电偶、热电阻)、压力传感器、流量计、液位计等,以及它们在不同工况下的适用性。 执行机构: 阐述各种执行机构(如阀门、电机、泵等)的原理、结构和控制方式。重点介绍调节阀的类型、特性曲线以及选型要点,分析不同执行机构对控制系统性能的影响。 工业仪表与通信: 介绍现代工业仪表的基本功能和技术指标,以及工业通信协议(如HART、Profibus、Foundation Fieldbus、Modbus等)在过程控制系统中的应用。重点讲解数据采集、信号传输、设备联网等方面的知识。 典型控制系统设计: 结合实际工业过程,详细讲解各种典型控制系统的设计方法,如单回路控制系统、串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、反馈控制系统等。通过实例分析,说明不同控制策略的优缺点及其适用场合。 第三部分:高级过程控制技术与应用 计算机控制系统: 探讨计算机在过程控制中的应用,包括DCS(分布式控制系统)、PLC(可编程逻辑控制器)等自动化系统的架构、功能和编程方法。介绍现代控制系统如何集成传感器、执行器和高级控制算法,实现智能化生产。 模型预测控制(MPC): 深入介绍模型预测控制(MPC)的核心思想、算法原理和实现步骤。分析MPC在处理多变量耦合、约束条件和优化目标方面的优势,并探讨其在炼油、化工、电力等领域的成功应用案例。 自适应控制与鲁棒控制: 介绍自适应控制和鲁棒控制的基本概念和技术。分析当过程参数发生变化或存在不确定性时,如何设计能够适应这些变化的控制器,以保证系统的性能和稳定性。 过程监控与优化: 探讨过程监控技术在生产过程中的应用,如数据采集、在线分析、故障诊断等。介绍如何利用这些技术对生产过程进行实时监控和优化,以提高产品质量、降低能耗、减少排放。 安全仪表系统(SIS): 介绍安全仪表系统(SIS)的概念、设计原则和在保障工业安全生产中的重要作用。探讨如何通过SIS实现对危险过程的有效监控和安全联锁,防止事故发生。 本书特色: 理论与实践并重: 本书既深入讲解了过程控制的数学理论和控制原理,又结合了大量实际工业应用案例,帮助读者将理论知识应用于解决实际问题。 系统性与全面性: 本书从基础概念到高级技术,全面覆盖了过程控制的各个方面,为读者构建了一个完整的知识体系。 图文并茂,易于理解: 大量图表、流程图、控制框图等辅助材料的使用,使得复杂的技术概念更加直观易懂。 面向读者广泛: 适用于从事自动化、化工、冶金、电力、制药等行业的工程师、技术人员,以及相关专业的在校学生和研究生。 通过阅读《过程控制系统及工程》,读者将能够系统地掌握过程控制的核心技术,理解自动化仪表和控制系统的设计原理,并能够运用先进的控制策略解决复杂的工业过程控制问题,从而提升工业生产的自动化水平和智能化程度。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的排版设计非常考究,清晰的章节划分、合理的公式排布,以及适时的图表辅助,都极大地提升了阅读体验。我一直认为,一本优秀的工程技术书籍,不仅要内容扎实,更要易于阅读和理解。《过程控制系统及工程》在这方面做得相当出色。作者在介绍“非线性控制”时,并没有回避其复杂性,而是巧妙地利用李雅普诺夫稳定性理论等工具,对非线性系统的稳定性进行了分析,并介绍了一些常用的非线性控制方法,如反馈线性化、滑模控制等。他对“自校正调节器”(STR)的讲解也让我印象深刻,它让我看到了如何通过在线估计系统参数来提高控制系统的适应性。书中对“PID控制器参数整定方法”的讲解,是这本书的一大亮点。作者详细介绍了Ziegler-Nichols方法、临界比例法、过程辨识法等多种经典整定方法,并对其优缺点进行了客观评价,这对于实际工程应用具有非常重要的指导意义。他还探讨了如何结合遗传算法、粒子群优化等智能算法来优化PID参数,这让我看到了传统技术与现代智能算法结合的巨大潜力。此外,书中对“预测控制”的进一步深入探讨,包括模型预测控制(MPC)的各种变种和实际应用案例,也让我对现代控制理论有了更全面的认识。这本书不仅让我学到了知识,更重要的是,它激发了我对过程控制领域更深层次的探索欲望。

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这本书的深度和广度都达到了一个令人惊叹的水平。作者并没有仅仅停留在基础的PID控制,而是深入探讨了各种先进的控制理论和方法。我尤其欣赏他对“模型预测控制”(MPC)的讲解,他从基本原理到算法实现,再到在不同工业领域的应用,都做了非常详尽的介绍。他对MPC的优势,例如处理约束条件、多变量耦合以及优化控制等,都进行了深入的分析,并给出了大量的实例。我对书中关于“鲁棒控制”的论述也印象深刻。作者详细介绍了如何设计能够抵抗模型不确定性和外部干扰的控制器,例如H无穷控制、LQR控制等,并分析了它们的理论基础和设计方法。他对“自适应控制”的讲解也让我受益匪浅。他详细介绍了如何设计能够在线调整控制参数以适应系统模型变化的控制器,并举例说明了其在化工、航空航天等领域的应用。书中对“系统辨识”的深入探讨,更是让我明白了精确的模型是有效控制设计的基础。他详细介绍了各种模型辨识方法,以及如何评价模型的准确性。这本书不仅是一本技术性的参考书,更是一本能够启发思考、拓宽视野的著作,让我对过程控制领域有了更全面的认识。

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这本书的封面设计就足够吸引人,那种深沉的蓝色和抽象的线条组合,透露出一种严谨而又充满智慧的学术气息。我毫不犹豫地将它从书架上取下,迫不及待地想一探究竟。当我翻开第一页,就被其中精炼而又极具逻辑性的文字所吸引。作者并非简单地堆砌理论,而是将复杂的概念拆解得如同剥洋葱一般,层层递进,直至最核心的本质。书中对于PID控制器的阐述,简直是教科书级别的范例,从原理到实现,再到各种变种和优化,无不详尽入微。我尤其欣赏作者在解释“积分抗饱和”和“微分先行”等概念时所使用的比喻,它们生动形象,让我在理解抽象数学模型的同时,也能窥见其在实际应用中的精妙之处。此外,书中对各种控制器类型,如模糊控制、神经元网络控制等的介绍,也让我大开眼界。我一直对人工智能在工程领域中的应用充满好奇,而这本书无疑为我打开了一扇窗,让我看到了如何将这些前沿技术与传统的控制理论相结合,以解决更复杂、更具挑战性的问题。例如,在描述模糊逻辑控制器时,作者通过一个简单的温控系统作为例子,清晰地阐释了模糊化、模糊推理和解模糊等步骤,让人在不知不觉中就掌握了这项技术的核心。这本书不仅是知识的宝库,更是一种思维方式的启迪,它教会我如何系统性地分析问题,如何从宏观到微观地理解工程系统,并且如何运用数学工具来设计和优化它们。每一次阅读,都能从中获得新的感悟和启发,仿佛在与一位经验丰富的工程师进行着一场深刻的对话,受益匪浅。

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这本书的语言风格非常流畅自然,没有那种枯燥乏味的学术腔调。作者仿佛是一位经验丰富的工程师,在娓娓道来他的经验和感悟。我非常喜欢他对“参数辨识”的讲解,他强调了数据质量和实验设计的重要性,并详细介绍了如最小二乘法、最大似然法等参数辨识算法,以及如何处理辨识过程中的噪声和不确定性。他对“模糊逻辑控制器”的介绍,同样让我耳目一新。他没有仅仅停留在理论层面,而是详细讲解了如何构建模糊规则库,如何进行模糊推理,以及如何通过解模糊算法得到具体的控制输出。他通过一个简单的热水器温度控制的例子,将这些抽象的概念具象化,让我在不知不觉中就理解了模糊控制的精髓。书中对“神经网络控制器”的论述,更是让我看到了人工智能在过程控制领域的广阔前景。他介绍了如何利用神经网络进行系统建模、控制器设计和参数优化,并给出了不少实际应用案例,如在化工过程中的自适应控制等。这本书不仅拓宽了我的知识视野,更重要的是,它激发了我对过程控制领域更深层次的探索欲望,让我看到了技术发展无限的可能性。

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我一直对那些能够将复杂技术原理以清晰、直观的方式呈现出来的书籍情有独钟。《过程控制系统及工程》无疑做到了这一点。作者的叙事风格非常独特,他善于运用各种类比和图示,将抽象的概念转化为易于理解的画面。我尤其欣赏他对“稳定性分析”的讲解,比如使用了“临界阻尼”和“过阻尼”等术语,并通过各种曲线图来展示不同阻尼比下系统的响应差异。这让我对系统的动态特性有了非常直观的认识。书中对“最优控制”的阐述也给我留下了深刻的印象。作者详细介绍了“庞特里亚金最小值原理”和“贝尔曼动态规划”等经典理论,并解释了它们如何应用于求解各种最优控制问题。他对“状态空间法”的运用,更是让我看到了传统传递函数法所无法比拟的优势,尤其是在处理多输入多输出(MIMO)系统时。在讨论“数字控制”时,作者非常细致地讲解了采样、量化、滤波等关键环节,并对“零阶保持器”的作用进行了深入剖析。他对“闭环系统性能指标”的定义和计算也进行了详尽的介绍,比如超调量、调节时间和稳态误差等,这让我能够更科学地评价和选择控制策略。这本书不仅传授了技术知识,更重要的是,它培养了我用系统性思维去分析和解决问题的能力。

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这本书所呈现的内容,其深度和广度都远远超出了我的预期。作为一名对自动化技术怀有浓厚兴趣的普通读者,我曾尝试阅读过不少相关的书籍,但往往在读到一半时便因概念过于晦涩而望而却步。然而,在接触到《过程控制系统及工程》这本书后,我仿佛找到了失散多年的知音。作者在内容组织上的匠心独运,使得即便是初学者也能循序渐进地掌握复杂的技术知识。我特别赞赏书中对于“反馈”这一核心概念的反复强调和多角度阐释。作者并没有简单地将其定义为一个数学公式,而是深入剖析了反馈在维持系统稳定、提高系统精度以及抑制外部干扰等方面的关键作用。他通过生动的案例,比如水库水位自动调节系统,形象地展示了反馈机制如何运作,以及不同的反馈方式(如比例、积分、微分)如何影响系统的响应特性。在深入探讨各种控制策略时,作者也非常注重理论与实践的结合。书中详细介绍了各种典型的过程控制对象,如液位、温度、压力、流量等,并针对这些对象设计了相应的控制方案。他对“模型预测控制”(MPC)的讲解尤为精彩,我从未见过如此清晰且易于理解的MPC入门介绍。作者一步步地引导读者理解其基本原理,包括构建预测模型、定义优化目标以及进行滚动优化等关键步骤,并详细解释了MPC在处理多变量耦合系统和满足约束条件方面的优势。这本书不仅拓展了我的理论知识,更重要的是,它培养了我解决实际工程问题的能力。

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当我拿起这本书时,我并没有抱有特别高的期望,毕竟“过程控制系统及工程”这个题目本身就带有一种技术性的沉重感。然而,这本书带来的惊喜却是一波接一波。作者在遣词造句上,既有学术的严谨,又不失通俗的易懂,使得许多原本可能令人头疼的工程术语,在经过他的解释后,都变得豁然开朗。我特别喜欢书中对“鲁棒控制”的论述,它让我明白,一个真正优秀的控制系统,不仅要在理想条件下表现出色,更要能在存在不确定性和干扰的情况下,依然保持其稳定性和性能。作者通过对“H无穷控制”和“LQR控制”等方法的介绍,深入浅出地展示了如何设计出能够在各种恶劣环境下都能表现良好的控制系统。他对“系统辨识”这一环节的讲解也让我印象深刻。他详细介绍了从实验数据中提取系统模型的方法,包括模型阶数选择、参数估计算法等,并强调了模型准确性对于后续控制设计的重要性。书中列举的工业现场案例,如化工生产过程中的反应器温度控制、炼油厂的压力调控等,都极具参考价值。作者在分析这些案例时,不仅指出了其中的难点和挑战,更提供了行之有效的解决方案。他对于“自适应控制”的讲解,也让我对如何处理模型参数随时间变化的系统有了更深刻的理解。这本书不仅是一本技术手册,更像是一本工程智慧的结晶,它让我明白了优秀的过程控制工程师所应具备的视野和能力。

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这本书的优点之一在于其逻辑结构的严谨性。作者从最基础的控制理论出发,层层递进,逐步引入更复杂的概念和技术。我特别赞赏他对“反馈控制”的讲解,他不仅解释了反馈的作用,还深入分析了不同类型的反馈(如比例、积分、微分)如何影响系统的性能,以及如何通过调整反馈参数来优化控制效果。他对“状态空间方法”的介绍,也让我看到了传统传递函数方法所无法比拟的优势,尤其是在处理多输入多输出(MIMO)系统和时变系统时。书中详细介绍了如何将系统表示成状态空间方程,以及如何利用状态反馈来实现期望的系统动态。他对“数字控制”的讲解也相当到位,他详细介绍了采样、量化、数字滤波等关键环节,并对数字控制器设计的方法进行了深入的阐述。书中对“仿真与实验验证”的重视,也让我印象深刻。他鼓励读者通过仿真软件来验证控制算法的有效性,并提供了一些实际的实验案例。这本书不仅是一本技术性的指导手册,更是一本能够培养工程思维和解决问题能力的著作,让我受益匪浅。

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这本书的风格非常独特,它既有学术的严谨,又不失通俗的易懂。作者善于运用各种图表和实例,将抽象的概念具象化,使得即便是初学者也能轻松掌握。我尤其欣赏他对“稳定性理论”的阐述,他不仅介绍了李雅普诺夫稳定性理论,还详细解释了如何利用它来分析系统的稳定性,并给出了许多实际的应用案例。他对“最优控制”的讲解也让我印象深刻,他详细介绍了庞特里亚金最小值原理和贝尔曼动态规划等经典理论,并解释了它们如何应用于求解各种最优控制问题。书中对“自适应控制”的深入探讨,更是让我看到了控制系统在不断变化的环境中保持最优性能的可能性。他详细介绍了各种自适应控制策略,并举例说明了其在工业生产中的应用。我对书中对“模糊逻辑控制”的讲解也颇为赞赏。他不仅解释了模糊控制的基本原理,还详细介绍了如何构建模糊规则库,如何进行模糊推理,以及如何通过解模糊算法得到具体的控制输出。这本书不仅传授了技术知识,更重要的是,它培养了我用系统性思维去分析和解决问题的能力,让我对未来的工程实践充满了信心。

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我对这本书的评价,可以用“茅塞顿开”来形容。在阅读之前,我对过程控制的理解,仅仅停留在一些零散的概念和模糊的印象中。而这本书,则像一座灯塔,照亮了我前行的道路。作者在阐述“解耦控制”时,用了一个非常形象的比喻,将多变量系统比作一群相互配合的舞者,而解耦控制的目标就是让每一个舞者都能独立地完成自己的动作,而不受其他舞者的干扰。他详细介绍了各种解耦策略,如对角解耦、逆系统解耦等,并分析了它们在实际应用中的优缺点。我对书中关于“模型结构的选择”的讨论尤为感兴趣。作者并没有给出一个固定的模型结构,而是引导读者根据实际问题的特点,来选择合适的模型,例如,对于动态特性不明显但有积分作用的系统,可能会选择带积分环节的传递函数;而对于具有明显延迟的系统,则可能需要使用延时传递函数。他对“仿真分析”的重视,也让我受益匪浅。书中介绍了使用MATLAB/Simulink等工具进行过程控制系统仿真的方法,并提供了大量实用的仿真案例,这使得我能够将理论知识与实际操作相结合,加深对控制原理的理解。这本书不仅让我掌握了扎实的理论知识,更重要的是,它培养了我用工程思维去分析和解决实际问题的能力,让我对未来的工程实践充满了信心。

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