过程控制与Simulink应用

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出版者:电子工业出版社
作者:王正林、郭阳宽/国别:中国大陆
出品人:
页数:267
译者:
出版时间:2006-7
价格:29.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787121028489
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书从应用角度出发,系统地介绍过程控制系统与Simulink的应用,并结合Simulink的使用,通过典型样例全面阐述过程控制系统的基本原理、应用以及过程控制系统的议计与整定。全书共分10章,包括过程控制系统概述、过程控制系统数学模型、PID控制、串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、纯滞后系统、解耦控制系统、典型生产过程控制系统、先进过程控制系统等。各章通过精心设计的应用实例来帮助读者理解和掌握过程控制系统的原理、应用,以及采用Simulink进行过程控制系统的分析、设计与整定。

  本书可作为过程控制、控制工程、测控技术、机电一体化以及计算机应用专业高年级学生及研究生的教学参考书,也可供在生产过程自动化、测控、计算机应用、机电一体化和电气自动化等领域工作的工程技术人员和研究人员参考。

《过程控制原理与实践》 本书深入剖析了现代过程控制系统的核心理论和实际应用。从基础的反馈控制概念出发,逐步引导读者理解比例-积分-微分(PID)控制器的原理、调优方法以及在各种工业过程中的应用。我们将详细探讨开环与闭环系统的特性,分析稳定性与瞬态响应的重要性,并介绍多种控制器类型,包括顺序控制、比值控制、前馈控制等,以及它们在特定工艺场景下的优势。 本书的另一重要组成部分是对先进控制策略的介绍。读者将学习到如何设计和实现状态空间控制、模型预测控制(MPC)等更为复杂的控制算法,理解它们如何应对多变量耦合、非线性特性以及约束条件。此外,模型辨识的概念和方法也将得到阐述,使读者能够从实际数据中提取系统模型,为更精确的控制设计奠定基础。 在实践层面,本书强调了过程控制系统设计、实现和调试的整个生命周期。我们将讨论传感器和执行器的选择与配置,控制回路的搭建,以及系统集成中的常见挑战。同时,对过程安全性和可靠性的考量也将贯穿其中,介绍危险度分析(HAZOP)等方法,确保控制系统的稳定运行并最大程度地降低风险。 对于希望提升过程自动化水平的工程师、技术人员以及相关专业的学生而言,本书提供了扎实的理论基础和丰富的实践指导。通过对本书的学习,读者将能够更好地理解和应用过程控制技术,优化生产效率,提高产品质量,并确保操作的安全与合规。 《现代自动化系统设计与集成》 本书全面展现了现代自动化系统构建的方方面面,从基础的电气控制原理到复杂的分布式控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)的应用,为读者提供了一个完整的知识体系。我们将从电工学基础入手,讲解各类电气元件的功能和选型,以及电路设计的基本原则。 随后,本书将重点介绍PLC的硬件架构、编程语言(如梯形图、指令表、结构化文本等)和应用指令,并通过大量的实际案例,展示PLC在离散制造业、楼宇自动化、交通控制等领域的解决方案。读者将学习到如何根据工艺需求设计PLC控制程序,实现逻辑控制、定时、计数、数据处理等功能,并了解PLC与上位机、HMI(人机界面)的通信方式。 对于连续过程控制,本书将深入探讨DCS的设计理念、系统构成和关键技术。我们将分析DCS在石化、电力、制药等大型复杂工业过程中的优势,讲解其在高可靠性、易于扩展性、集成化管理等方面的特点。读者将了解DCS的工程师站、操作员站、控制器、I/O模块等组成部分,以及如何进行组态、编程、报警管理和历史数据追溯。 除了PLC和DCS,本书还将触及工业现场总线技术,如PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP等,阐述它们在提高通信效率、降低布线成本、实现设备互联互通方面的作用。同时,我们将介绍SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的功能和应用,以及其与DCS、PLC协同工作的模式,用于实现过程监控、数据采集和远程操作。 本书强调理论与实践的结合,提供丰富的工程实践指导。读者将学习到自动化系统项目的设计流程,包括需求分析、系统选型、硬件配置、软件开发、现场调试以及维护管理。此外,对工业网络安全、系统集成中的挑战和解决方案也将进行探讨,帮助读者构建稳定、高效、安全的现代化自动化系统。 《工业数据分析与过程优化》 本书聚焦于如何从海量的工业生产数据中挖掘价值,并将其应用于优化生产过程,提升运营效率。我们将从工业大数据的基础概念出发,介绍数据采集、清洗、存储和管理的方法,以及常用的数据格式和标准。 本书将详细阐述各种数据分析技术在工业领域的应用。读者将学习到统计分析方法,如均值、方差、回归分析、假设检验等,以及如何利用这些方法识别过程中的异常、趋势和相关性。此外,时间序列分析将是本书的重要章节,我们将讲解如何处理具有时间依赖性的工业数据,进行趋势预测、季节性分解以及异常检测。 在机器学习方面,本书将介绍监督学习、无监督学习和强化学习在工业过程中的应用。读者将学习到如何构建分类模型(如识别产品缺陷)、回归模型(如预测设备故障时间)以及聚类模型(如对生产批次进行分组)。我们将深入探讨模型训练、评估和优化的过程,并结合工业场景,介绍模型的可解释性及其在决策支持中的作用。 本书还将重点介绍过程优化技术。读者将学习到如何利用优化算法(如线性规划、非线性规划、遗传算法等)来确定最佳的操作参数,以最大程度地提高产量、降低能耗、减少排放或提升产品质量。我们将介绍优化模型的构建过程,包括目标函数、约束条件的定义,以及如何将优化结果转化为实际的生产指令。 通过大量的案例研究,本书展示了如何将数据分析和过程优化技术应用于炼油、化工、电力、制造业等不同工业领域。读者将了解如何通过数据驱动的方法,实现设备的预测性维护、能源效率的提升、工艺参数的智能调控以及供应链的优化。本书旨在为工程师、数据科学家以及生产管理人员提供一套强大的工具和方法论,以应对日益复杂的工业环境,推动生产过程的智能化和高效化。

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读后感

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用户评价

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这本书的价值在于其极强的工具性与前沿性的完美结合。它清晰地展示了从理论模型到计算机仿真再到实际系统优化的完整闭环。我尤其赞赏其中关于先进控制策略的部分,比如模型预测控制(MPC)的介绍。作者没有将其仅仅作为一个抽象概念列出,而是通过一个中等规模的化工过程流程图,详细演示了如何建立该过程的辨识模型,并将其嵌入到Simulink环境中,然后一步步配置MPC的设计参数,观察其在应对外部扰动和目标值变化时的表现。这种“手把手教你建一个工业级仿真平台”的思路,极大地提升了本书的含金量。对比我之前看过的几本同类书籍,这本在系统辨识与模型建立方面下的功夫更深,它强调了辨识数据的质量和辨识模型的适用范围,这对于任何想进行高精度仿真的工程师来说都是宝贵的经验。整本书的知识结构非常严密,层次分明,读完后感觉自己对整个控制工程的实现流程有了一个宏观且细致的把握。

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坦率地说,这本书的深度绝对超出了我的预期。它不仅仅是简单地介绍Simulink的某个功能块,而是将Simulink作为一种高级的数学实验平台来使用。我非常欣赏作者在涉及复杂模型(如热传递或流体力学耦合系统)时所展现出的建模智慧。书中处理这些复杂物理过程的建模方法,显示出作者深厚的工程背景。例如,在描述如何用一阶加延迟模型去近似一个高阶的热惯性系统时,作者不仅给出了简化公式,还通过Simulink对比了原高阶模型和近似模型的仿真曲线,清晰地论证了近似的合理性和误差范围。这种对模型简化艺术的阐释,是衡量一本控制类书籍是否优秀的试金石。这本书在这方面做得非常到位,它教会读者如何在保证控制性能的前提下,设计出计算效率高的模型。读完后,我感觉自己对“工程优化”有了更深层次的理解,知道何时该追求数学上的完美,何时该接受工程上的妥协。

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这本书给我的感觉是,它更像是为“动手实践型”的工程师量身打造的工具书,而非纯粹的学术著作。语言风格非常直接,带着一股子务实的气息,没有过多华丽的辞藻,所有篇幅都紧紧围绕着“如何实现一个稳定、高效的过程控制系统”这一核心目标。在我看来,它在处理控制系统的时间尺度和频率响应分析上做得尤为出色。书中对于波特图和奈奎斯特图的解读,结合Simulink中的Frequency Response Analyzer模块进行实时验证的例子,生动形象到让人过目不忘。特别是关于抗干扰性能的设计章节,作者详细分析了白噪声对系统性能的影响,并给出了不同滤波器参数下,Simulink仿真结果的对比,清晰地展示了“调得好”和“调不好”之间的巨大差距。这不仅仅是教会你如何计算一个裕度指标,而是教会你如何通过仿真直观地“感受”到系统的鲁棒性边界在哪里。对于从事自动化仪表和控制系统集成的专业人员,这本书的参考价值不言而喻。

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这本名为《过程控制与Simulink应用》的书籍,从我拿到手的那一刻起,就给我一种非常扎实、严谨的感觉。它的排版清晰,逻辑链条完整,不像有些教材那样堆砌概念,而是真正做到了理论与实践的深度融合。书中对经典控制理论的阐述极其到位,从拉普拉斯变换到根轨迹分析,每一步的推导都详尽无遗,对于初学者来说,简直就是一座灯塔。我特别欣赏作者在讲解PID控制时所采用的“剥洋葱”式解析方法,先从结构入手,再逐步深入到参数整定(无论是经验法还是现代优化法),最后通过实际工业案例进行验证。这种由浅入深、层层递进的讲解方式,极大地降低了理解的门槛。更重要的是,书中对于Simulink模块的使用,并非仅仅是简单的拖拽操作,而是深入剖析了各个模块背后的数学原理,并展示了如何利用Simulink构建复杂的非线性系统模型。这种结合,使得读者能够真正理解“模型在环仿真”的价值,而不是停留在表面的工具使用上。特别是关于状态空间法在Simulink中的实现部分,讲解得非常透彻,对于提升我的系统建模和仿真能力起到了至关重要的作用。

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初读此书,我立刻被其深入浅出的叙事风格所吸引。它完全摒弃了那种刻板的教科书腔调,读起来更像是一位经验丰富的工程师在手把手地教你解决实际问题。书中对“过程控制”的理解非常贴合工业界的实际需求,不仅仅关注于控制器的设计,更着重于传感器、执行器的特性,以及这些硬件因素如何影响最终的控制效果。比如,在讨论采样时间和量化误差时,作者结合了实际的A/D转换器特性进行了分析,这在其他教材中是很少见的深度。而Simulink部分,则展现出了极高的应用价值。作者没有局限于简单的线性系统仿真,而是花了大量篇幅讲解了如何处理实际过程中的死区、饱和、摩擦等非线性现象,并展示了如何通过Simulink库中的特定模块来准确模拟这些复杂特性。我发现,自己过去在调试实际系统时遇到的很多“怪问题”,通过书中提供的仿真模型和分析方法,瞬间变得豁然开朗。这本书绝对不是一本“速成宝典”,它要求读者投入时间去思考、去尝试,但回报是实实在在的工程洞察力。

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