Handbook of Environmental Engineering Calculations pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill

作者:Lee, C. C. (EDT)/ Lin, Shun Dar (EDT)

出品人:

页数:1000

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 179.67

装帧:HRD

isbn号码:9780071475839

丛书系列:

图书标签:

• 环境工程
• 计算
• 手册
• 环境科学
• 工程技术
• 水处理
• 空气污染
• 固体废物
• 环境评估
• 可持续发展

好的，这是一本关于环境工程计算方法的书籍简介，内容详尽，侧重于实用性和理论深度，完全不涉及《Handbook of Environmental Engineering Calculations》的内容。 --- 环境系统过程控制与优化：高级理论与应用模型 书籍概览 《环境系统过程控制与优化：高级理论与应用模型》是一本面向环境工程、化学工程以及相关交叉学科领域的高级参考教材。本书深刻剖析了现代环境工程系统（如水处理厂、大气污染物控制装置、土壤修复现场）在运行过程中所面临的复杂动态性和不确定性挑战。本书的核心目标是为读者提供一套严谨、实用的数学工具和优化框架，以实现对环境过程的精确建模、实时监控、高效控制以及前瞻性优化。 本书超越了基础的稳态分析，聚焦于如何利用先进的控制理论，处理环境系统中固有的非线性和时变特性，从而在保证环境质量达标的前提下，实现能源消耗、药剂投加和运行成本的最小化。 内容结构与深度 本书内容被组织成四大核心模块，层层递进，从基础的系统识别到复杂的自适应控制策略。 第一部分：环境系统动态建模与识别 本部分奠定了理解环境过程动态特性的基础。我们首先回顾了质量守恒、能量守恒以及反应动力学在环境过程中的应用，特别是针对生物化学反应器（如活性污泥法）和污染物迁移扩散过程的非线性建模。 非线性动力学基础： 详细阐述了状态空间表示法在线性化和非线性系统的应用。重点讨论了环境系统中常见的死区时间（Time Delay）和传输限制（Transport Limitations）如何影响系统动态响应。 系统辨识技术： 介绍了基于实验数据和过程监测数据的系统辨识方法。内容涵盖参数估计（最小二乘法及其改进，如加权最小二乘法）、结构识别（如ARX, ARMAX模型）以及非线性系统的辨识工具，如Volterra级数和神经网络辨识。特别强调了在存在测量噪声和过程扰动下的鲁棒辨识策略。 模型降阶技术： 针对复杂的、高维度的环境过程模型，本书介绍了平衡截断法（Balanced Truncation）和Hankel 奇异值分解（HSVD）等模型简化技术，以适应实时控制器的设计要求，同时最大限度地保留关键的动态信息。 第二部分：经典与现代过程控制策略 本部分深入讲解了如何将辨识出的模型应用于实际的控制系统设计。 经典 PID 控制的局限与改进： 除了标准 PID 的设计和整定方法（如Ziegler-Nichols法在环境系统中的局限性），本书重点探讨了如何利用前馈控制（Feedforward Control）来抵消可测量的、周期性的外部扰动（如进水负荷波动），以及如何利用抗积分饱和（Anti-windup）机制增强系统鲁棒性。 基于模型的预测控制（MPC）： 这是本书的核心内容之一。详细介绍了单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）MPC 的理论框架。内容包括：如何建立明确的约束（对出水水质、药剂投加量、设备运行限制），如何求解在线优化问题（通常是二次规划或线性规划），以及如何处理模型失配问题（Model Mismatch）。我们将通过实际的膜生物反应器（MBR）能耗优化案例来演示 MPC 的强大能力。 鲁棒控制基础： 针对环境系统参数不确定性（如微生物活性变化），引入了 $H_{infty}$ 控制理论的基本概念，旨在设计出对模型不确定性具有高度容忍度的控制器。 第三部分：高级优化与智能控制 本部分关注于超越基本流程控制，实现环境系统运行的全局优化和自适应性能。 实时优化（RTO）： 探讨了如何利用迭代的、基于模型的优化方法，指导操作员调整控制器的设定点，以响应不断变化的外部经济条件（如电价波动）或环境限制。RTO 在高级氧化过程（AOPs）的能耗最小化中的应用将被深入探讨。 模糊逻辑与神经网络控制： 针对那些难以用精确数学模型描述的复杂非线性环节（如污泥沉降性判断），本书介绍了模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control, FLC）的设计原理和知识库构建。此外，应用了浅层神经网络（ANN）进行在线参数跟踪和非线性补偿。 强化学习（RL）在环境调度中的潜力： 介绍了如何将环境过程控制问题转化为马尔可夫决策过程（MDP），并初步探讨了使用深度 Q 网络（DQN）来学习最优的长期操作策略，例如在雨水溢流控制中的应用。 第四部分：应用案例与软件实现 本部分强调理论到实践的转化。 典型应用场景分析： 详细分析了污水处理厂的曝气控制（DO控制与硝化/反硝化耦合）、消毒过程的剂量优化、以及空气污染控制塔（如脱硫塔）的酸碱投加优化。 仿真与实施工具： 书中提供了大量的 MATLAB/Simulink 示例代码和模型文件，用于演示不同控制策略的性能对比。同时，讨论了如何将成熟的控制算法集成到分布式控制系统（DCS）或可编程逻辑控制器（PLC）环境中，重点关注安全联锁和故障检测机制。 本书的独特性与目标读者 本书的优势在于其对“环境”特性与“控制理论”的深度融合。它不仅仅是控制理论的教科书，更是针对环境工程领域特有挑战（如高污染负荷、缓慢的生物反应速度、强烈的外部干扰）的定制化解决方案手册。 本书的目标读者包括： 1. 研究生和博士生： 正在从事环境系统建模、控制与优化方向研究的人员。 2. 过程工程师与操作主管： 负责运行和优化大型水处理厂、废物处理设施或空气污染控制系统的专业人士。 3. 研发工程师： 致力于开发下一代环境监测和自动化控制技术的行业研究人员。 通过本书的学习，读者将掌握从建立第一性原理模型到部署先进预测控制策略的全套技能，从而将环境工程的运行推向更高效、更具可持续性的新阶段。 ---

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