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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153

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

其中包含的信息可归纳成几类：258

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