标题：过程控制系统
基本信息
process control systems
过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。
系统发展
随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。
在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在  过程控制系统本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。
过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。
本期中国重型机械研究院自动化研究所米进周和高朝波撰写的《连铸过程控制系统的研究和应用》详细阐述了作为钢铁企业实现企业信息化管理重要组成部分的连铸过程控制系统，集成了先进的工艺数学模型和控制技术，使铸坯质量得到极大提高、生产管理更加方便，增强了企业竞争力，发展前景十分广阔。
除此之外，还有关于回转窑PLC控制系统、煤矿矿车刷洗系统、烟机电控系统等过程控制系统的介绍给读者。
建模方法
建模概念
(过程控制系统)
第一点要确定明确的输入量与输出量；第二点要有先验知识；第三点要有实验数据。
建模的两种基本方法
（过程控制系统）
1、机理法建模 用机理建模法就是根据生产中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程，如物质平衡方程，能量平衡方程，动量平衡方程以及反映流体流动、传热、传质、化学反映等基本规律的方程，物性参数方程和某些设备的特性非常等，从中获得所需要的数学模型。
2、测试法建模 测试法一般只用于建立输入——输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。
图书简介
《过程控制系统》
丛书名： 普通高等学校自动化类专业新  《过程控制系统》方康玲编系列教材 
作　者： 方康玲　主编
出 版 社： 武汉理工大学出版社
字　数： 612000 
版　次： 2 
页　数： 373
印刷时间： 2007/02/01 
纸　张： 胶版纸
I S B N ： 9787562925187
包　装： 平装
所属分类： 图书 >> 计算机/网络 >> 人工智能
定价：￥32.00
内容简介
本书共12章，包括概述、过程控制系统建模方法、过程控制系统设计、PID调节原理、串级控制、特殊控制方法、补偿控制、关联分析与解耦控制、模糊控制、先进过程控制方法及计算机过程控制系统、集散控制系统等。
本书可以作为普通高等学校自动化类专业本科及研究生“过程控制系统”课程的教材和教学参考书，也可作为有关工程技术人员的自学教材和参考资料。
图书目录
1　概述
1.1　过程控制的任务与目标
1.2　过程控制系统的组成与特点
1.2.1　过程控制系统组成
1.2.2 过程控制系统特点
1.3　过程控制系统的性能指标
1.4　过程控制的进展
1.4.1 过程控制装置的进展
1.4.2 过程控制策略与算法的进展
习题
2　过程控制系统建模方法
2.1　过程控制系统建模概念
2.1.1 建模概念
2.1.2　过程控制系统建模的两个基本方法
2.2　机理建模方法
2.2.1 单容对象的传递函数
2.2.2　具有纯延迟的单容对象特性
2.2.3 无自平衡能力的单容对象特性
2.2.4 多容对象的动态特性
2.3　测试建模方法
2.3.1　对象特性的实验测定方法
2.3.2 定动态特性的时城法
2.3.3　测定动态特性的频域法
2.3.4　测定动态特性的统计相关法
2.3.5 最小二乘法
习题
3　过程控制系统设计
3.1　过程控制系统设计步骤
3.2　确定控制变量与控制方案
3.2.1　确定控制目标
3.2.2　确定控制方案
3.3　过程控制系统硬件选择
3.3.1　控制装置
3.3.2　测量仪表和传感器的选型原则
3.4　节流元件计算
3.4.1 流量计算有关的基本概念
3.4.2　流量计类型
3.4.3 节流元件
3.5　调节阀选择
3.5.1　调节阀计算基础
3.5.2　调节阀的流量特性
3.5.3 调节阀口径计算
3.6　计算举例
3.6.1 角接取压标准孔板计算
3.6.2　蝶阀计算
习题
4　PID调节原理
4.1　PID控制概述
4.2 比例调节（P调节）
4.2.1 比例调节的动作规律和比例带
4.2.2 比例调节的特点——有差调节
4.2.3 比例带对于调节过程的影响
4.3　积分调节（I调节）
4.3.1 积分调节规律和积分速度
4.3.2　积分调节的特点——无差调节
4.3.3　积分速度对于调节过程的影响
4.4　微分调节（D调节）
4.5 比例积分微分调节（PID调节）
4.5.1 比例积分（PI）调节
4.5.2 比例微分（PD）调节
4.5.3 比例积分微分调节规律及其基本特和
4.6　数字PID控制
4.6.1 数字PID控制算法
4.6.2 改进的数字PID算法
4.7 PID调节器的参数工程整定
4.7.1 PID参数整定的基本原则
4.7.2 PID参数的工程整定方法
4.7.3 PID参数的自整定方法
4.7.4 数字PID参数的整定
4.8　智能PID控制方法
4.8.1　模糊PID控制
4.8.2 神经网络PID控制
4.8.3 专家智能自整定PID控制
习题
5　串级控制
6　特殊控制方法
7　补偿控制
8　关联分析与解耦控制
9　模糊控制
10　先进过程控制方法
11　计算机过程控制系统
12　集散控制系统
附录 DCS课程设计任务书
参考文献
新版书籍
过程控制系统2内容简介  本书以过程控制系统为研究对象，全面地介绍了相关过程的动态特性、建模方法、控制器原理、计算机过程控制系统、集散控制系统等内容。既介绍简单控制系统，又阐述复杂控制系统与先进控制技术以及聚类融合控制，并分析控制系统方案，对控制器参数进行整定，对典型流程工业生产过程进行案例分析，并介绍应用现状和发展前景。全书内容丰富，系统性和先进性都比较突出，强调理论联系实际，有很多工业过程控制的案例，便于学生学习与理解。 读者对象：本书可作为高等学校自动化专业的过程控制系统教材，也可供流程工业工程技术人员和管理人员自学，或作为高校相关专业师生的教学参考书。目录第1章 绪论 1
1.1 过程控制发展概况 1
1.2 过程控制的特点 3
1.3 过程控制系统的组成及其分类 4
1.3.1 过程控制系统的组成 4
1.3.2 过程控制系统的分类 8
1.4 “过程控制”课程的性质和任务 9
思考题与习题 10
第2章 被控过程特性及其数学模型 11
2.1 被控过程的数学模型 11
2.2 工业过程数学模型建立 12
2.2.1 机理建模方法 12
2.2.2 系统辨识法（实验模型） 14
2.2.3 混合建模法 15
2.3 单容对象的动态特性 16
2.3.1 自平衡过程的动态特性 16
2.3.2 无自平衡过程的动态特性 18
2.4 多容对象的动态特性 19
2.4.1 具有自平衡能力的双容过程 19
2.4.2 不具有自平衡能力的双容过程 21
2.5 用响应曲线法辨识过程的数学模型 22
2.5.1 无滞后一阶惯性环节的参数确定 22
2.5.2 一阶纯滞后惯性环节的参数确定 23
2.5.3 二阶环节的参数确定 24
2.5.4 n阶环节的参数确定 24
2.6 最小二乘法辨识过程的模型 25
思考题与习题 26
第3章 过程控制系统——单回路控制系统的工程设计 27
3.1 过程控制系统工程设计概述 27
3.1.1 对过程控制系统设计的一般要求 28
3.1.2 过程控制系统设计步骤 28
3.1.3 过程控制系统设计的主要内容 29
3.1.4 过程控制系统设计中的若干问题 29
3.2 控制方案设计 30
3.2.1 过程控制系统的性能指标 30
3.2.2 被控变量确定 31
3.2.3 控制变量确定 32
3.3 过程控制系统设备选择 39
3.3.1 测量仪表与传感器选型原则 39
3.3.2 执行器（调节阀）选择 42
3.3.3 控制器（调节器）选择 44
3.4 简单过程控制系统的投运和控制器参数整定 45
3.4.1 简单控制系统投运 45
3.4.2 控制器参数整定 46
3.5 单回路控制系统工程设计实例 51
3.5.1 喷雾式干燥设备控制系统设计 51
3.5.2 贮槽液位控制系统设计 53
思考题与习题 54
第4章 复杂过程控制系统 57
4.1 串级控制 57
4.1.1 串级控制系统的结构与工作过程 57
4.1.2 串级控制系统的特点与分析 59
4.1.3 串级控制系统的设计 64
4.1.4 串级控制系统控制器参数整定 65
4.1.5 串级控制系统的工业应用 67
4.2 前馈控制 69
4.2.1 前馈控制系统的基本概念 69
4.2.2 前馈控制系统的结构 72
4.2.3 前馈控制的选用与稳定性 76
4.2.4 前馈控制系统的工程整定 76
4.2.5 前馈控制系统的工业应用 79
4.3 大滞后补偿控制 82
4.3.1 大滞后过程与常规控制方案 82
4.3.2 大滞后过程的预估补偿控制 85
4.3.3 大滞后过程的采样控制 87
4.3.4 大滞后控制系统工业应用举例 88
4.4 比值控制 92
4.4.1 常用的比值控制方案 93
4.4.2 比值控制系统的设计与整定 95
4.4.3 比值控制系统的工业应用 96
4.5 分程与选择性控制 97
4.5.1 分程控制系统原理与设计 97
4.5.2 分程控制系统的工业应用 99
4.5.3 选择性控制系统原理与设计 101
4.5.4 选择性控制系统的工业应用 103
4.5.5 选择性控制系统中的积分饱和与防止 103
4.6 多变量解耦控制 105
4.6.1 概述 105
4.6.2 相对增益及其性质 106
4.6.3 复杂过程控制通道的选择 113
4.6.4 耦合过程控制器参数整定 116
4.6.5 解耦设计 117
4.6.6 解耦控制中的一些问题 120
4.7 计算机过程控制 122
4.7.1 计算机过程控制系统的组成与特点 123
4.7.2 数字控制器的模拟化设计 126
4.7.3 计算机过程控制系统的设计 135
思考题与习题 139
第5章 先进过程控制 146
5.1 预测控制 146
5.1.1 概述 146
5.1.2 预测控制的基本原理 147
5.1.3 预测控制的实现 152
5.1.4 预测控制的工业应用 153
5.2 模糊控制 158
5.2.1 模糊数学基础 158
5.2.2 模糊控制器工作原理 163
5.2.3 模糊控制器的设计 166
5.2.4 模糊控制器的改进 172
5.2.5 模糊控制系统的工业应用 174
5.3 神经网络控制 178
5.3.1 神经元网络的基本原理与结构 178
5.3.2 神经元网络的模型 182
5.3.3模糊神经网络 186
5.3.4 神经网络控制系统结构 189
5.3.5 基于神经网络的控制系统设计 191
思考题与习题 198
第6章 聚类融合控制 200
6.1 聚类融合控制的基本概念 200
6.1.1 问题的提出 200
6.1.2 聚类融合控制的基本思想 200
6.2 聚类融合控制系统的结构 201
6.3 模式窗口及时间序列融合 202
6.3.1 模式窗口的概念 202
6.3.2 融合窗口及其选择 203
6.4 聚类融合控制系统的设计 204
6.4.1 输入信息空间 204
6.4.2 聚类融合空间 206
6.4.3 类别空间 207
6.4.4 控制输出空间 208
6.5 类别空间的特性 209
6.5.1 类别空间坐标系统 209
6.5.2 定性类别空间 210
6.5.3 过程行为的基本类别 211
6.5.4 行为空间和行为轨迹 212
6.6 ART在聚类融合控制中的应用 213
6.6.1 ART神经网络的特点 213
6.6.2 ART-2的参数设计 213
6.7 ART-2应用中的几个实际问题 218
6.7.1 小幅值分量特征的判别 218
6.7.2 幅值大小的问题 219
6.8 时间序列信息融合的结构 220
6.8.1 集中式和分布式融合 220
6.8.2 用二进制编码进行二次融合 222
6.9 模糊聚类融合控制 224
6.9.1 模糊控制存在的问题 224
6.9.2 模糊聚类融合控制的基本思想 226
6.9.3 模糊聚类融合控制系统的结构 227
6.9.4 模糊聚类融合控制的设计 228
6.10 聚类融合控制系统的工业应用 229
6.10.1 概述 229
6.10.2 循环流化床锅炉简介 229
6.10.3 循环流化床锅炉燃烧过程聚类融合控制 230
思考题与习题 239
第7章 计算机集散控制系统 240
7.1 概述 240
7.1.1 集散控制系统的组成 240
7.1.2 集散控制系统的特点 242
7.1.3 集散控制系统的发展 242
7.2 集散控制系统的现场控制站 243
7.2.1 参数控制 245
7.2.2 逻辑和顺序控制 251
7.2.3 数据监测 254
7.3 集散控制系统的操作员站和工程师站 255
7.3.1 操作员站和工程师站的功能 255
7.3.2 操作员站和工程师站的硬设备 256
7.3.3 操作员站和工程师站的软件 257
7.4 集散控制系统的网络与通信 261
7.4.1 概述 261
7.4.2 网络技术初步 261
7.4.3 信息传输技术初步 263
7.4.4 典型系统的通信网络 265
7.5 集散控制系统的工程化设计 267
7.5.1 工程化设计的特点 267
7.5.2 集散控制系统的方案论证 268
7.5.3 集散控制系统的评估 268
7.5.4 集散控制系统的工程设计 270
思考题与习题 271
第8章 过程控制工程应用实例 272
8.1 化肥厂H2/N2比例控制 272
8.2 氯乙烯精馏过程控制 275
8.3 TDC-3000在聚苯乙烯装置上的应用 277
8.4 CENTUM系统在合成氨装置中的应用 282
思考题与习题 284
附录A 信息融合基础知识 285
A.1 自适应谐振神经网络 285
A.1.1 自适应谐振理论 285
A.1.2 ART-2神经网络 289
A.2 模式识别和聚类分析基础 295
A.2.1 模式和模式空间 295
A.2.2 模式类和类别空间 295
A.2.3 模式识别 296
A.2.4 聚类分析 296
A.3 多传感器信息融合 297
A.3.1 多传感器系统 297
A.3.2 多传感器的信息融合 298
A.3.3 多传感器信息融合的方法 301
参考文献 305