锅炉水处理实用手册 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:中国石化

作者:宋业林

出品人:

页数:428

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:48.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787801640765

丛书系列:

图书标签:

锅炉水处理
水处理技术
工业水处理
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具体描述

锅炉水处理实用手册，ISBN：9787801640765，作者：宋业林编著

现代工业过程控制与优化技术内容提要：本书聚焦于当代工业生产过程中，如何运用先进的控制理论、信息技术与优化算法，实现对复杂生产流程的精准监控、高效运行与持续改进。全书内容涵盖了从基础的过程建模与仿真，到前沿的智能控制策略设计，再到系统级的优化调度与决策支持，旨在为工程师和技术管理人员提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的知识体系。第一章：工业过程建模与系统辨识基础本章深入探讨了将复杂的物理、化学过程转化为数学模型的过程。首先介绍了经典的状态空间模型、传递函数模型的建立方法，并重点讲解了针对非线性、时滞系统的建模挑战。随后，详细阐述了系统辨识的理论基础，包括离线辨识（如最小二乘法、系统识别工具箱应用）和在线辨识技术。特别关注了工业现场数据的预处理技术，如噪声抑制、异常值检测，确保模型输入的准确性。此外，还涵盖了基于第一性原理（First Principle）的机理建模方法，以及如何结合实验数据对机理模型进行参数修正和有效性验证。本章旨在使读者掌握将实际工业设备“翻译”成可供控制系统分析的数学语言的能力。第二章：经典反馈控制理论与PID优化本章回顾并深化了经典反馈控制理论，特别是比例-积分-微分（PID）控制器的原理及其在工业中的广泛应用。系统分析了PID控制器的结构、参数整定方法，包括Ziegler-Nichols法、带滞后模型的整定法等。章节的重点在于“优化”而非“应用”，探讨了如何处理PID控制中常见的挑战，例如：饱和与抗积分饱和技术、死区补偿、前馈控制的引入以应对可测扰动。同时，本章引入了先进的PID设计思路，如Smith预估器在长延迟过程中的应用，以及如何通过在线自整定技术适应过程参数的变化，确保在不同工况下仍能维持最优的控制性能。第三章：先进过程控制（APC）技术深度解析本章是全书的技术核心，详细介绍了超越传统PID的现代控制方法。 3.1 基于模型的预测控制（MPC）：详细讲解了MPC的基本原理、核心组件（模型预测、约束处理、优化求解）。重点分析了线性MPC（LMPC）在处理多变量耦合系统时的优势，并深入探讨了非线性MPC（NMPC）的实现难点与求解策略，如实时性挑战和初值敏感性问题。针对工业实践，本章提供了大量关于MPC模型选择、时域离散化以及约束条件的工程化处理案例。 3.2 鲁棒控制与H-无穷控制：针对系统模型存在不确定性、参数漂移的工况，本章介绍了鲁棒控制的设计理念。重点阐述了H-无穷（$H_{infty}$）控制器的设计步骤，以及如何利用加权函数（Weighting Function）来平衡控制精度与对模型不确定性的容忍度。 3.3 自适应控制策略：讨论了在过程特性随时间变化的场合（如催化剂活性下降、换热器结垢）如何采用自适应控制，包括增量学习算法、基于梯度的自适应算法，以期在无需人工干预的情况下持续追踪最优控制参数。第四章：过程安全与故障诊断过程安全是工业控制的首要目标。本章专注于如何利用先进的监测技术来识别和隔离系统故障。 4.1 监测与状态估计：介绍了卡尔曼滤波（Kalman Filter）在状态观测中的应用，特别是非线性系统的扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF），用以在传感器精度有限的情况下提供更准确的过程状态估计。 4.2 故障检测与隔离（FDI）：详细阐述了基于残差分析的FDI方法，包括多元统计过程控制（MSPC）技术，如主成分分析（PCA）和独立成分分析（ICA）在多变量系统故障诊断中的应用。本章还介绍了基于模型预测的故障诊断方法，即通过监测实际值与模型预测值之间的偏差，来判断故障的类型和发生位置。第五章：工业信息物理系统（CPS）与数字化转型本章将视角从单一过程控制提升到整个工厂级的优化与集成，探讨了工业4.0背景下的控制系统演进。 5.1 实时数据架构与边缘计算：讨论了如何构建低延迟、高可靠性的工业数据采集与传输网络（如OPC UA, MQTT协议）。重点分析了边缘计算（Edge Computing）在控制回路中的应用，例如将复杂的优化算法部署在更靠近生产设备的端侧，以减少云端通信的时延，提高决策速度。 5.2 数字化孪生（Digital Twin）的构建与应用：详细解析了数字化孪生的核心要素：高保真模型、实时数据连接、仿真环境。阐述了如何利用孪生体进行“What-If”分析、操作员培训以及控制策略的离线验证与部署，从而最大程度地降低试错成本。 5.3 生产调度与优化：结合混合整数线性规划（MILP）和启发式算法，讨论了如何实现跨装置、跨产品线的资源优化调度。这包括原料分配、能耗最小化和产能最大化目标下的动态决策制定。第六章：先进过程控制的工程实现与验证本章专注于将理论转化为可运行的工业控制方案。 6.1 控制系统集成：探讨了先进控制软件（如APC求解器）与分布式控制系统（DCS）/可编程逻辑控制器（PLC）之间的接口设计、通信协议选择和数据映射方法。 6.2 性能评估与持续改进：介绍了量化评估控制系统性能的指标体系，如集成绝对误差（IAE）、控制方差等。强调了控制性能审计（Control Performance Audit）的流程，以及如何利用统计工具持续监控控制系统衰退（Deterioration）的趋势，并制定预防性维护和再整定的计划。结论：本书的编写旨在构建一座连接工业控制理论与尖端工程实践的桥梁。通过对过程建模、高级算法和信息物理系统的全面覆盖，读者将能够系统地提升对现代复杂工业流程的控制、优化和智能化管理水平，推动生产效率和经济效益的显著提升。