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| 內容簡介： |
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本书全面介绍了过程控制系统的组成、特点及发展状况；对工业生产过程被控对象的数学模型讨论了建模方法；介绍了PID控制器的设计、选型与参数整定方法；论述了调节阀的流量特性、设计及选型；讨论了常用的复杂控制系统，如串级控制、补偿控制、比值控制、均匀控制、分程控制、选择性控制和解耦控制等系统的结构和分析、设计方法等；介绍了几种典型的先进控制方法；论述了计算机过程控制系统的组成与类型；最后介绍了过程控制的几个应用实例。本书可作为高等院校自动化和信息类其他专业研究生和高年级本科生的专业课教材，也可作为从事自动控制研究、设计和应用的工程技术人员的参考用书。
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| 關於作者： |
李方昱，北京工业大学人工智能与自动化系教授。主要研究方向为智能感知与智能建模、复杂系统分析与控制、分布式智能检测优化。担任中国仿真学会智能物联系统建模与仿真专委会、智能无人系统建模与仿真专委会委员。
侯莹，北京工业大学人工智能与自动化系副教授。研究方向为复杂系统智能优化控制、多目标智能优化算法、神经网络结构与参数优化。
孙浩源，讲师。研究方向为城市污水处理过程网络化控制、数据驱动控制、多智能体控制等。
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| 目錄：
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第 1 章 绪论………………………………………………………………………………………1
1.1 典型过程………………………………………………………………………………4
1.2 过程控制的基本概念…………………………………………………………………4
1.3 过程控制系统的组成、特点和分类…………………………………………………6
1.4 过程控制系统的发展…………………………………………………………………10
思考题与习题………………………………………………………………………………15
第 2 章 过程建模………………………………………………………………………………16
2.1 概述……………………………………………………………………………………16
2.2 过程动态特性…………………………………………………………………………17
2.3 机理法建模……………………………………………………………………………19
2.4 测试法建模……………………………………………………………………………23
2.4.3 最小二乘法…………………………………………………………………30
思考题与习题………………………………………………………………………………31
第 3 章 简单控制系统…………………………………………………………………………33
3.1 控制系统的性能指标…………………………………………………………………33
3.2 简单控制系统的特点…………………………………………………………………35
3.3 过程控制系统的设计步骤……………………………………………………………38
3.4 变量的选择……………………………………………………………………………39
3.5 控制系统的选择………………………………………………………………………43
3.6 检测变送装置的选择…………………………………………………………………45
3.7 控制系统的重要元件…………………………………………………………………48
3.8 PID 控制系统…………………………………………………………………………75
3.9 PID 控制器的整定方法……………………………………………………………102
思考题与习题………………………………………………………………………………106
第 4 章 复杂控制系统…………………………………………………………………………108
4.1 串级控制系统………………………………………………………………………108
4.2 比值控制系统………………………………………………………………………124
4.3 前馈控制系统………………………………………………………………………131
4.4 均匀控制系统………………………………………………………………………138
4.5 选择性控制系统……………………………………………………………………143
4.6 分程控制系统………………………………………………………………………150
4.7 大滞后控制系统……………………………………………………………………158
4.8 解耦控制系统………………………………………………………………………166
思考题与习题………………………………………………………………………………180
第 5 章 先进控制方法…………………………………………………………………………183
5.1 概述…………………………………………………………………………………183
5.2 内模控制……………………………………………………………………………184
5.3 自适应控制…………………………………………………………………………192
5.4 预测控制……………………………………………………………………………199
5.5 推理控制……………………………………………………………………………222
5.6 鲁棒控制……………………………………………………………………………229
5.7 非线性过程控制……………………………………………………………………233
思考题与习题………………………………………………………………………………248
第 6 章 智能控制………………………………………………………………………………250
6.1 概述…………………………………………………………………………………250
6.2 模糊控制……………………………………………………………………………251
6.3 专家控制…………………………………………………………………257
6.4 神经网络控制…………………………………………………………………262
6.5 智能优化算法…………………………………………………………………276
思考题与习题…………………………………………………………………284
第 7 章 计算机过程控制系统…………………………………………………………………285
7.1 概述…………………………………………………………………285
7.2 直接数字控制系统…………………………………………………………………291
7.3 计算机监督控制系统…………………………………………………………………296
7.4 可编程逻辑控制器控制系统…………………………………………………………………297
7.5 分布式控制系统…………………………………………………………………………………308
7.6 现场总线控制系统………………………………………………………………………………311
7.7 综合自动化技术 315
思考题与习题………………………………………………………………………316
第 8 章 工业过程控制实例………………………………………………………317
8.1 氧化铝生料浆配料过程控制…………………………………………………317
8.2 氧化铝熟料窑过程控制………………………………………………………320
8.3 竖炉焙烧过程控制……………………………………………………………326
8.4 发酵工业过程控制……………………………………………………………330
8.5 城市污水处理过程控制………………………………………………………338
思考题与习题………………………………………………………………………………345
参考文献…………………………………………………………………………346
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| 內容試閱：
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《过程控制系统》第一版于2010年出版，至今已经超过十年了。这段时间里，我真切地感受到信息时代、智能时代的到来。数字化信息的处理和分析以及复杂智能系统的研究与应用，不仅是信息技术产业所关心的问题，也是很多学科和领域共同关心的问题。21世纪的前20年，人们见证了信息学科与智能技术的飞速发展。从学科本身看，近十年最大的发展当数智能控制与实际应用结合产生的大量成功应用。同时，大量智能优化控制算法平台的出现和发展也改变了人们以往进行工业生产控制的思路和方式。此外，在近年的教学实践中，我体会到过程控制系统及其在很多领域中的应用又有了很多新发展。这些发展使我们强烈感受到这本教材的内容需要更新和补充。因此，笔者开始着手编写新版教材。新版教材的出发点如下：一方面，结合当前的最新发展，继承传统内容，增添新内容，进一步增强实用性，接触学科前沿；另一方面，在教材的深度和广度上兼顾广大本科生学习的特点和本专业研究生的需求，力求做到能使非本专业学生通过本教材学到足够系统的基本知识，而本专业学生又能以本教材为其专业研究的重要起点。
本书共分八章。与第一版相比，除个别小节内容重新进行了梳理与命名以外，主要的修订内容体现在将原属于先进控制方法下的智能控制相关内容进行了梳理和独立成章，并补充了第一版成书以的相关研究进展。
本书的修订工作由北京工业大学李方昱教授负责主编和主审。参与本书修订工作的还有侯莹副教授、孙浩源讲师。此外，主编第一版教材的严爱军教授和高学金教授也为此次修订做出了重要贡献。同时，在编写新版教材过程中，我们得到了很多同学的帮助，包括刘金溢、马睿翀、牛末寒、冯成成、侯双、侯寒倩、张越、国新宇、于志伟、秦学民、沈炎杰、乔聃、王霁苏等博士研究生和硕士研究生。我还要感谢北京工业大学出版社在本书编写过程中的一贯支持。当然，最重要的，我要感谢参加本书第一版编写的所有老师，这不仅因为这一版仍采用了第一版的一些内容和结构，更因为这些老师将我们引入了过程控制系统的大门，使无数人受益至今。
本教材的编写得到了北京工业大学人工智能与自动化系历年来多个教学改革和学科建设项目的支持，教材中涉及多位老师的科学研究内容；同时也得到了国家重点研发计划项目
（No.2023YFB3307300）、国家自然科学基金优秀青年基金项目(海外)和面上项目（No.62373014）等的支持。
由于时间仓促和个人水平有限，教材中难免有不足之处，敬请广大同行和读者批评指正，以便再版时补充和修改。
李方昱
2024年1月于北京工业大学
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