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出版者:

作者:Wendt, Hartmut/ Kreysa, Gerhard

出品人:

頁數:436

译者:

出版時間:

價格:219

裝幀:

isbn號碼:9783540643869

叢書系列:

圖書標籤:

• 電化學工程
• 電化學
• 工程
• 電極過程
• 電解質
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• 能源
• 傳感器
• 電鍍
• 材料科學

現代化工原理：過程控製與優化 作者： 王立偉 齣版社： 科學技術齣版社 ISBN： 978-7-5045-9876-5 頁數： 780 開本： 16開 --- 內容簡介 本書《現代化工原理：過程控製與優化》係統、深入地探討瞭現代化工生産過程中至關重要的過程控製理論、先進控製技術以及優化策略。本書旨在為化工、化學工程、過程控製等相關領域的工程師、研究人員和高年級本科生提供一個全麵而實用的參考框架，幫助他們理解、設計和實施高效、穩定且經濟的化工過程控製係統。 化工過程的復雜性、非綫性和時滯特性，使得精確的過程控製成為保障産品質量、提高收率、降低能耗和確保安全生産的關鍵。本書從基礎的控製理論齣發，逐步深入到前沿的優化算法和智能控製方法，力求理論深度與工程實用性並重。 全書共分為七大部分，結構清晰，邏輯嚴謹： 第一部分：化工過程基礎與控製係統概述 (約 200 字) 本部分首先迴顧瞭化工過程動力學的基本概念，包括質量、能量和動量守恒定律在過程建模中的應用。重點介紹瞭綫性時不變（LTI）係統的時域和頻域分析方法，如傳遞函數、零極點分析和頻率響應分析。隨後，詳細闡述瞭經典反饋控製係統的基本結構、性能指標（如穩態誤差、暫態響應速度和穩定性裕度）以及常見的反饋控製器結構，如PID控製器的原理、整定方法（如Ziegler-Nichols法、IMC法）及其在工業中的應用局限性。 第二部分：過程建模與辨識 (約 250 字) 準確的模型是有效控製的基礎。本部分深入探討瞭化工過程的機理建模方法，包括一階慣性加死區模型（FOPDT）的應用場景，以及利用非綫性微分方程組建立的復雜反應器模型。在模型辨識方麵，本書詳細介紹瞭基於實驗數據的係統辨識技術，包括脈衝響應法、階躍響應法以及最小二乘法在參數估計中的應用。此外，還討論瞭模型簡化技術，如模態分析在降階模型建立中的作用，以及如何利用先進的軟測量技術來估計難以直接測量的關鍵變量。 第三部分：先進過程控製（APC）技術 (約 350 字) 隨著過程復雜度的增加，經典PID控製已不能滿足要求。本部分是本書的重點，係統介紹瞭先進過程控製的幾大核心技術： 1. 基於模型的預測控製 (MPC)： 詳細闡述瞭MPC的原理，包括滾動時域優化、約束處理能力以及在綫求解綫性或非綫性二次規劃問題（QP/NLP）的過程。通過化工案例（如精餾塔的塔頂/塔釜組分控製）展示瞭MPC在多變量耦閤係統中的優越性。 2. 狀態空間控製： 引入卡爾曼濾波器的概念，用於狀態估計和噪聲抑製，並討論瞭LQR（綫性二次調節器）控製器的設計，以實現最優的控製性能。 3. 解耦控製： 針對具有強耦閤特性的多迴路係統，介紹瞭輸入-輸齣解耦（如動態矩陣控製DMC）和反饋解耦的設計方法，旨在將多變量問題轉化為可獨立控製的單變量問題。 第四部分：過程安全與可靠性控製 (約 200 字) 化工過程的本質安全至關重要。本部分探討瞭風險評估方法（如HAZOP分析）與控製係統的集成。重點介紹瞭安全儀錶係統（SIS）的設計標準（IEC 61511），包括安全完整性等級（SIL）的確定和對SIS的驗證與維護。此外，還討論瞭故障檢測與隔離（FDI）技術，以及如何設計冗餘和容錯控製結構，以應對傳感器或執行器的突發故障，確保過程在異常情況下能安全停車或維持在安全限值內。 第五部分：過程優化與經濟調度 (約 250 字) 控製的目標不僅是穩定，更是優化經濟效益。本部分轉嚮穩態優化。詳細介紹瞭綫性規劃（LP）、非綫性規劃（NLP）在化工生産調度中的應用，例如如何確定最佳的反應溫度、壓力和原料配比以最大化利潤或最小化能耗。此外，還探討瞭實時優化（RTO）的概念，它利用實時數據對穩態模型進行修正，周期性地提供最優設定值給下層控製係統，實現動態經濟效益的最大化。 第六部分：智能控製與數據驅動方法 (約 150 字) 麵對日益增長的數據量和非綫性係統的挑戰，本部分介紹瞭新興的智能控製策略。包括： 1. 神經網絡控製： 利用神經網絡對未知或時變的非綫性動態進行在綫辨識和逼近，實現自適應控製。 2. 模糊邏輯控製（Fuzzy Logic Control）： 側重於基於專傢知識和經驗的控製規則設計，特彆適用於控製目標難以精確量化或模型獲取睏難的係統。 第七部分：實踐應用與案例分析 (約 100 字) 本書的最後一部分通過多個具體的工業案例來鞏固理論知識。案例涵蓋瞭大型乙烯裂解裝置的溫度控製、精細化工多效蒸發器的壓力和液位聯動控製、以及生物反應器中的pH值和溶解氧的串級控製。這些案例旨在展示理論工具在真實工程環境下的落地應用、參數選擇的經驗法則以及實際調試中遇到的挑戰與解決方案。 --- 目標讀者： 化工、化學工程、過程控製、自動化專業的本科生和研究生。 從事過程設計、操作、優化和維護的化工企業工程師。 緻力於過程控製理論和應用研究的科研人員。 本書特點： 深度與廣度兼顧： 覆蓋瞭從PID到RTO的全係列控製與優化技術棧。 工程導嚮強： 理論講解緊密結閤化工單元操作實例，便於理解和應用。 前沿技術涵蓋： 引入瞭MPC和軟測量等現代工業控製熱點。 本書結構完整，內容詳實，是理解和掌握現代化工過程控製與優化技術的理想教材和案頭參考書。

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