Diagnosis of Process Nonlinearities and Valve Stiction pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:M.A.A. Shoukat Choudhury

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2008-10-24

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540792239

丛书系列:

图书标签:

• bicoherence
• Process Nonlinearities
• Valve Stiction
• Fault Diagnosis
• Process Control
• System Identification
• Nonlinear Systems
• Industrial Automation
• Signal Processing
• Modeling
• Control Engineering

好的，以下是一份关于一本未提及“Diagnosis of Process Nonlinearities and Valve Stiction”这一特定主题的图书的详细简介。 --- 《工业过程控制系统设计与优化：从理论基础到前沿实践》 图书简介 本书旨在为过程控制工程师、自动化领域的研究人员以及相关专业的学生提供一本全面而深入的指南，涵盖现代工业过程控制系统的设计、实施、性能评估与优化等多个关键环节。面对日益复杂和高要求的工业生产环境，对控制系统精度的需求已达到前所未有的高度。本书不仅系统梳理了经典控制理论的基石，更着重于将这些理论应用于实际工程问题，并探讨了当前工业界的前沿技术和挑战。 第一部分：过程控制基础与建模 本书的开篇部分奠定了扎实的理论基础。我们从基本的动态系统描述出发，详细阐述了线性时不变（LTI）系统的时域和频域分析方法。这部分内容包括系统的传递函数、状态空间表示、系统的稳定性判据（如Routh-Hurwitz判据、Nyquist判据）以及暂态响应分析。 随后，我们将重点转向工业过程的建模。这是所有控制设计工作的前提。本书探讨了从一阶、二阶到高阶环节的各种常见过程模型，并详细介绍了如何利用实验数据（如阶跃响应测试）来辨识和建立这些模型的参数。特别地，我们深入讨论了涉及多变量过程（MIMO）的建模挑战，并介绍了如系统辨识（System Identification）的基本技术，如最小二乘法在参数估计中的应用。 第二部分：经典控制策略的深入应用 在建立了过程模型后，本书转向了最核心的经典控制技术。PID控制作为工业应用中最广泛的控制算法，占据了重要篇幅。我们不仅详细解析了比例、积分、微分项的物理意义和作用，更深入探讨了PID参数的整定方法。这包括经典的Ziegler-Nichols法、Cohen-Coon法，以及更现代、基于性能指标的优化整定方法。本书特别强调了如何处理不同类型过程（如纯滞后过程、高阶过程）下的PID参数选择，并讨论了串级控制（Cascade Control）、前馈控制（Feedforward Control）等高级经典配置的应用场景和设计原则。 对于需要更高性能和更稳健性的应用，本书介绍了根轨迹分析和频率响应分析（Bode图、Nyquist图）在控制器设计中的应用。我们阐述了如何利用这些工具来设计超前/滞后补偿器，以满足特定的相位裕度和增益裕度要求，从而确保控制系统的鲁棒性。 第三部分：现代控制理论与多变量系统 随着现代化工、冶金和电力系统的发展，过程的耦合性日益增强，单回路控制难以满足要求。因此，本书的第三部分聚焦于现代控制理论，特别是针对多输入多输出（MIMO）系统的设计方法。 状态空间方法是现代控制的核心。我们详细讲解了状态反馈控制器的设计，包括极点配置（Pole Placement）技术，以及如何利用观测器（如Luenberger观测器）来估计系统状态，从而实现基于状态反馈的控制。此外，本书还涵盖了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）在状态估计和噪声抑制方面的应用，这对于存在大量测量噪声的实际系统至关重要。 对于MIMO系统的解耦问题，本书探讨了相对增益阵（RGA）分析在确定最佳反馈结构中的作用，并介绍了动态矩阵控制（DMC）和模型预测控制（MPC）等先进的前馈/反馈集成策略。MPC因其处理约束和前瞻性的能力，在化工过程控制中占据核心地位，本书对其算法原理、模型建立和在线优化求解进行了详尽的阐述。 第四部分：先进过程控制与系统优化 在控制系统的设计完成后，性能的持续监控与优化是确保工厂经济运行的关键。本部分关注于如何提升控制系统的健壮性、响应速度和运行效率。 我们讨论了面向性能的控制（Performance-Oriented Control）概念，并引入了先进的自适应控制策略，如自整定控制器（Self-Tuning Regulators）和模型参考自适应控制（MRAC）。这些方法允许控制器参数在系统特性发生变化时自动调整。 此外，本书探讨了过程在线优化技术，如实时优化（RTO）。虽然RTO不直接参与到快速的调节回路中，但它为下层控制系统设定了最优的运行目标点。我们分析了如何将优化目标（如利润最大化或能耗最小化）与过程的动态模型相结合，实现对整个生产单元的宏观调控。 第五部分：实践、诊断与未来趋势 本书的最后一部分回归到工业现场的实际操作和挑战。我们详细讨论了控制回路的健康监测与故障诊断（Fault Detection and Diagnosis, FDD）的基础方法，包括残差分析、基于模型的异常检测技术，以及如何识别过程中的非线性或时间变异性对控制性能的影响。 最后，本书展望了过程控制领域的未来发展方向，包括基于大数据和机器学习的智能控制方法、云计算在分布式控制中的应用，以及对可持续性和安全生产的控制系统设计要求。 目标读者 本书内容覆盖从基础理论到前沿实践，非常适合： 1. 过程控制工程师和自动化技术人员：作为提升现有技能和解决复杂现场问题的参考手册。 2. 化学工程、机械工程、电气工程等专业的本科高年级和研究生：作为深入学习过程控制理论与实践的首选教材。 3. 工业软件和自动化设备开发人员：理解客户需求和控制系统设计哲学的基础读物。 通过本书的学习，读者将能够系统地理解、设计、实现和优化复杂的工业过程控制系统，从而提高生产效率、保障产品质量并降低运营成本。

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阅读体验非常独特，这本书有一种老派学术著作的沉稳和厚重感。它的行文风格非常内敛和精确，几乎没有一句多余的废话，所有的论述都建立在坚实的理论基础之上。如果你期待的是那种充满花哨图表和轻松语气的指南，那么你可能会觉得这本书有些枯燥，但对我来说，这种严谨恰恰是它最大的魅力所在。作者似乎完全专注于如何最有效地传达信息，而不是如何取悦读者。其中关于实验设计和数据采集的部分，提供了许多实践性的指导方针，这些经验之谈比纯粹的理论推导更加珍贵，它们透露出作者在实际操作中积累的深刻教训。我感觉自己不是在读一本技术手册，而是在聆听一位资深专家的悉心教诲，他耐心地为你揭示那些行业内的“潜规则”和不易察觉的陷阱。对于需要进行严格验证和标准化的工业应用场景，这本书提供的框架简直是黄金标准。

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坦率地说，这本书的难度曲线相当陡峭，它无疑属于高阶专业文献的范畴。我花了大量时间在复习相关的控制理论和信号处理知识上，以便能跟上作者的思路。然而，一旦你跨越了最初的门槛，你会发现它带来的知识回报是指数级的。作者在处理不确定性和噪声对系统识别的影响时，所采用的统计学方法非常到位，既没有过度简化问题，也没有陷入无休止的数学泥潭。那种在精确性和可行性之间找到最佳平衡点的能力，是衡量一本优秀工程书籍的关键指标，而本书在这方面做得非常出色。对于那些希望将自己的技术能力从“能用”提升到“精通”水平的工程师来说，这本书是不可或缺的工具箱。它不是一本让你快速获得答案的书，而是一本教会你如何系统地、有条理地、从第一性原理出发去寻找答案的书。

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这本书的排版和视觉呈现方式，让我想起了一些上世纪八九十年代出版的经典工程学专著，带着一种朴实无华的专业气质。它聚焦于核心的技术内容，几乎没有采用时下流行的那些炫目的三维渲染图或交互式元素，这反而让读者可以将全部注意力集中在文字和公式的逻辑性上。我尤其被其中对某些特定设备行为的案例分析所吸引。作者没有停留在理论的抽象层面，而是深入到具体设备在不同工况下可能出现的“怪癖”进行剖析。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，极大地帮助我理解了为什么在实际操作中，简单的线性模型会失效，以及如何通过更精细的数学描述来捕捉这些微妙的变化。读完这些章节后，我再去看那些日常记录的数据，视角完全不同了，仿佛打开了一个全新的世界观，能看到数据背后那些隐形的物理和机械作用力。

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这部著作的深度和广度实在令人惊叹。它不像市面上那些浮光掠影的教科书，而是真正深入到了系统分析的核心地带。作者似乎拥有洞察一切的火眼金睛，能够穿透复杂系统的表象，直抵那些隐藏在数据背后的非线性本质。尤其是对于动态系统建模的探讨，那种严谨的数学推导和清晰的逻辑链条，让人在阅读过程中仿佛进行了一场智力上的攀登。我特别欣赏作者在解释复杂概念时所采用的类比，它们既精准又形象，使得原本高深莫测的理论变得触手可及。整本书的结构组织也极为巧妙，从基础概念的铺陈，到高级技巧的展示，层层递进，每一步都像是精心设计的导航图，引导读者在知识的迷宫中找到正确的方向。我花了很长时间才消化完其中的一部分内容，但每一次回顾，都能发现新的理解层次。这本书无疑是为那些真正致力于解决实际工程挑战的专业人士准备的“硬核”读物，它要求读者投入大量的精力，但回报也是巨大的，它能真正提升你的分析和解决问题的能力。

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这本书的价值在于它的深度聚焦和跨学科的综合能力。它巧妙地将机械工程的实际问题与高级的数学建模技术编织在一起，形成了一个统一的分析框架。我发现它在处理那些传统方法束手无策的系统问题时，展现出了惊人的威力。例如，书中对如何识别和量化那些微小但持续存在的系统退化迹象的探讨，简直是教科书级别的演示。作者似乎对工程实践中的痛点有着深刻的理解，并用最扎实的理论工具来提供解决方案。阅读过程中，我不断地在思考如何将书中的方法论应用到我当前手头的工作中，这种强烈的启发性和实操指导性，是很多理论书籍所欠缺的。总而言之，这是一部需要被珍视和反复研读的经典，它对于提升整个领域的技术水平都具有重要的意义。

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