Control of Dead-Time Processes pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Camacho, Eduardo F.

出品人:

页数:462

译者:

出版时间:

价格:$ 134.47

装帧:Pap

isbn号码:9781846288289

丛书系列:

图书标签:

过程控制
死时间系统
控制系统
自动化
工业控制
建模
优化
稳定性分析
高级控制
延迟系统

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具体描述

Industrial processes and engineering, economic and biological systems commonly exhibit time delays or dead times. Dead time complicates the analysis and design of control systems and makes satisfactory control more difficult.Control of Dead-time Processes introduces the fundamental techniques for controlling dead-time processes ranging from simple monovariable to complex multivariable cases. Solutions to dead-time-process-control problems are studied using classical proportional-integral-differential (PID) control for the simpler examples and dead-time-compensator (DTC) and model predictive control (MPC) methods for progressively more complex ones. Although MPC and DTC approaches originate in different areas of control, both use predictors to overcome the effects of dead time. Using this fact, the text analyses MPC as a dead-time-compensation strategy and shows how it can be used synergistically with robust DTC tuning methodologies.Graduate students working for their masters or PhDs in automatic control, chemical, electronic or mechanical engineering, in which dead-time processes are prevalent, will gain particular benefit from the following features of this text: interlinked study of PID, DTC and MPC for dead-time processes in a single source; exercises and further reading for each chapter; extensive use of illustrations, tables and examples; case studies based on real industrial problems with solutions that are simple to understand and easy to implement; MATLAB code developed by the authors to help analyse and control dead-time processes including code for all the examples in the book available for download from the Web.Control of Dead-time Processes will also be of interest to control researchers and process control engineers. Chapters 1-8 of the text can be used as part of the final-year course for undergraduates in control or process engineering.

好的，这是一份关于一本名为《Process System Analysis and Control》的图书的详细简介，内容着重于该书涵盖的系统分析、建模、控制理论与实践，完全不涉及您提到的《Control of Dead-Time Processes》中的任何内容。 --- 《过程系统分析与控制》（Process System Analysis and Control）图书简介核心主题：本书旨在为读者提供一套全面且深入的框架，用于理解、分析和设计复杂的工业过程控制系统。它从最基础的动态系统理论出发，逐步过渡到先进的控制策略和实际应用，强调理论与工程实践的紧密结合。目标读者：本书特别适合化学工程、机械工程、电气工程、自动化工程等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及在过程工业、石油化工、电力、制药等领域从事过程控制、优化和安全操作的工程师和研究人员。 --- 第一部分：过程动态学基础与建模本书的第一部分奠定了过程控制的理论基石，侧重于如何准确地描述和量化现实世界过程的动态行为。第一章：过程系统的基本概念与分类本章首先引入了过程控制的学科范畴、历史发展及其在现代工业中的关键作用。详细讨论了连续过程与批次过程的区别，稳态与动态过程的本质差异。关键概念包括：系统边界、输入/输出变量、扰动（Load Disturbances）和测量噪声的识别。此外，还对不同类型的过程设备（如反应器、换热器、蒸馏塔）进行了初步的功能性描述，为后续的建模工作做铺垫。第二章：一阶与高阶过程的动态特性这是分析动态系统的核心章节。重点阐述了典型的一阶系统（如液体储罐的液位控制）和二阶系统的数学模型构建。详细推导了这些系统的时域响应，包括阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应的数学表达式。对于高阶过程，引入了近似方法，如利用极点位置分析系统的稳定性和响应速度。对系统的惯性（时间常数）和增益（静态增益）进行了深入的定义和计算。第三章：线性系统分析与传递函数方法传递函数是描述线性时不变（LTI）系统的强大工具。本章详细介绍了如何从微分方程出发建立系统的传递函数模型。内容涵盖了系统连接（串联、并联和反馈结构）对总传递函数的影响。通过对传递函数进行数学操作，读者将学会如何分析系统的零点和极点，并理解它们如何决定系统的瞬态响应特性（如振荡频率、阻尼系数）。拉普拉斯变换在这一过程中的应用被全面覆盖。第四章：频率响应分析与波德图将系统的动态分析从时域扩展到频域是过程控制的关键步骤。本章详细讲解了频率响应的概念，特别是如何利用输入正弦波来评估系统的响应特性。重点介绍了波德图（Bode Plots）的绘制和解读，包括增益曲线和相位曲线的分析。通过频率响应分析，读者可以直观地评估系统对不同频率扰动的敏感度，这是设计稳定控制器的基础。第五章：过程系统辨识与参数估计在许多实际工程问题中，精确的物理模型难以获得。本章转向数据驱动的方法。它介绍了系统辨识的基本原理，包括实验设计（如注入测试信号）和数据采集。详细阐述了参数估计的技术，例如最小二乘法（Least Squares Estimation）在线性系统参数估计中的应用。本章强调了辨识结果的准确性验证和模型结构的合理选择。 --- 第二部分：反馈控制原理与设计在建立了过程动态模型后，本书进入控制系统的核心——反馈控制的设计与实现。第六章：反馈控制的基本概念与结构本章阐述了反馈控制的必要性、优势（如减小扰动影响、提高系统鲁棒性）和潜在的缺点（如引入不稳定性）。详细剖析了经典反馈控制回路的结构，包括传感器、执行器、控制器和过程本身。引入了误差信号、设定值（Setpoint）和扰动变量的定义。第七章：PID 控制器的理论与实现 PID（比例-积分-微分）控制器是工业界应用最广泛的控制算法。本章不仅提供了PID算法的数学表达式（位置式和增量式），更深入探讨了比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分的物理意义和对系统动态的影响。详细讨论了参数整定（Tuning）的方法，包括经验法则（如Ziegler-Nichols法）以及基于性能指标的优化整定。第八章：系统的稳定性分析：根轨迹法根轨迹法（Root Locus）提供了一种直观的方法来分析控制器增益变化对闭环系统极点位置的影响。本章详细讲解了绘制根轨迹的基本规则，并展示了如何通过观察极点移动来判断系统的相对稳定性裕度。根轨迹分析是理解比例增益对系统响应影响的关键工具。第九章：先进控制策略导论：状态空间法为了应对多输入多输出（MIMO）系统和更复杂的控制挑战，本章引入了状态空间表示法。将微分方程组转化为矩阵形式，这是现代控制理论的基石。本章介绍了状态变量的概念，并解释了如何从传递函数模型转换到状态空间模型，以及反之。 --- 第三部分：过程控制的扩展与应用本书的最后一部分将理论知识应用于更复杂的工程场景，介绍了超越标准PID控制的先进技术和实际操作考虑。第十章：前馈控制与串级控制本章关注如何处理过程中的常见问题——可测扰动和内部耦合。前馈控制策略被引入以补偿可测扰动的瞬时影响，从而提高控制精度。串级控制（Cascade Control）则用于处理具有快速内部动态的系统，通过两级控制器实现更优的控制性能和扰动抑制。第十一章：控制器的选型与实现考量本章侧重于工程实践。讨论了气动、液压和电子执行器的特性及其对控制性能的影响。详细分析了数字控制器的采样周期、量化误差和滤波技术对系统动态响应的实际影响。此外，还讨论了如何选择合适的传感器和变送器以确保控制回路的可靠性和精度。第十二章：过程控制的性能评估与故障诊断优秀的控制系统需要定量的性能指标来评估。本章介绍了积分绝对误差（IAE）、积分平方误差（ISE）等性能指标。更重要的是，本章探讨了过程故障（如传感器漂移、执行器卡滞）的识别和初步诊断方法，强调了控制系统在异常工况下的鲁棒性测试和维护。 --- 总结：《过程系统分析与控制》通过严谨的数学推导和丰富的工程实例，构建了一个从基础动态分析到现代控制策略实现的完整知识体系。它不仅教授“如何”设计控制器，更深入解释了“为何”特定策略在特定系统上表现更优，是培养下一代过程控制专业人才的必备参考书。本书强调理论的深度与工程实践的广度相统一，确保读者能够自信地应对真实的工业控制挑战。