先進控制基礎：工具、技術和應用

作譯者簡介

特倫斯·布萊文思(Terrence Blevins) 
單位：愛默生過程管理公司職務
職稱：首席技術專家
年齡：不詳
整個職業生涯都在從事過程控制系統的應用和設計，在過程控制系統設計和應用的領域中有50多個專利和80多篇論文。

威利·沃伊什尼斯(Willy Wojsznis) 
單位：愛默生過程管理公司
職務、職稱：技術專家
年齡：不詳
ISA資深會員，IEEE高級會員，在計算機控制領域工作過25年，主要集中於模型預測性控制、自動整定和數據分析；擁有40多個專利和50多篇技術論文。

馬克·尼克松(Mark Nion) 
單位：愛默生過程管理公司 
職務、職稱：研究主管 
年齡：不詳 
ISA資深會員；DeltaV首席構架師，在WirelessHART和IEC 62591標準的製定中起到了至關重要的作用。
研究方向包括控制、數據分析、無線、低功耗、虛擬化和作員接口。

陳德基
單位：同濟大學 
職務、職稱：教授 
性別：男 
年齡：52歲 
從事教學和科研工作，研究方向為工業互聯網；IEEE高級會員，ISA高級會員。

王泉 
單位：感知技術無錫有限公司 
職務、職稱：董事 
年齡：40 
加拿大西安大略大學博士/博士後；

目錄
第1章簡介

第2章控制系統投資的收益最大化
2.1經濟誘因
2.1.1合成氨工廠實例
2.2降低過程變差——實現控制目標
2.2.1單迴路控制
2.2.2多迴路技術
2.3先進控制
2.3.1紙漿漂白
2.3.2爐溫控制
2.4復雜性和利益性的平衡
參考文獻

第3章評價控制系統性能
3.1控制性能評估
3.2提高控制的利用率
3.2.1變送器的問題
3.2.2不正確整定
3.2.3閥門/執行器故障
3.2.4改變過程增益
3.2.5不正確的分程設置
3.2.6迴路交互
3.3過程可變性的處理
3.3.1過程增益和動態性能的變化
3.3.2非測量過程擾動
3.3.3過程動態性能
3.3.4迴路交互
3.3.5限制條件的變化
3.3.6質量參數——實驗室測量
3.4應用實例
3.5專題練習——介紹
3.6專題練習——評估控制系統性能
3.7技術基礎
3.7.1控制性能監測構架
3.7.2控制性能評估算法
參考文獻

第4章按需整定
4.1過程識別
4.1.1迴路響應的模擬
4.2專題練習
4.3技術基礎
4.3.1繼電振盪整定基礎
4.3.2基於模型的整定
4.3.3基於魯棒性的整定
4.3.4一些可選擇的整定方法
參考文獻

第5章自適應整定
5.1自適應控制——實例
5.1.1連續反應器控制
5.1.2批量反應器
5.1.3氨生產中的氫氮比
5.1.4中和器
5.1.5工廠主控制
5.2應用實例
5.2.1啟動模型識別
5.2.2將模型應用於迴路整定
5.3自適應整定的專題練習
5.4技術基礎
5.4.1無模型的自適應整定
5.4.2基於模型的遞歸整定
5.4.3離散傅里葉變換的自適應技術
5.4.4帶模型切換和參數插值的自適應整定
參考文獻

第6章模糊邏輯控制
6.1應用舉例
6.2專題練習
6.3技術基礎
6.3.1模糊邏輯控制簡介
6.3.2建立模糊邏輯控制器
6.3.3模糊邏輯PID控制器
6.3.4模糊邏輯控制非線性的PI關系
6.3.5FPI和PI關系
6.3.6自動化模糊邏輯控制器的投用
參考文獻

第7章神經網絡
7.1案例——紙漿造紙工業
7.2應用舉例
7.3專題練習
7.4技術基礎
7.4.1數據收集
7.4.2輸入延遲識別
7.4.3輸入敏感性
7.4.4確定輸入加權
7.4.5隱層節點
7.4.6過程變化更正
參考文獻

第8章智能PID
8.1從過程飽和中恢復
8.2使用無線傳輸器的控制
8.3應用舉例
8.3.1使用無線設備的生物反應器控制
8.3.2壓縮機喘振控制
8.4專題練習
8.5技術基礎
8.5.1無線控制
8.5.2從過程飽和中恢復
8.5.3包括速率在內的延期
參考文獻

第9章連續數據分析
9.1應用實例
9.1.1定義模型輸入
9.1.2模型建立
9.2在線觀察數據分析
9.3連續數據分析專題練習
9.4技術基礎
9.4.1預測模型發展的數據轉化
9.4.2過程監控和預測算法評估
9.4.3數據預處理和換算
9.4.4PCA建模和在線故障檢測
9.4.5PLS建模和在線預測
參考文獻

第10章批量數據分析
10.1批量生產挑戰
10.1.1面對批量生產挑戰時分析所發揮的作用
10.1.2批量分析綜述
10.1.3批量分析應用
10.2應用實例——建模和在線操作
10.2.1定義模型輸入
10.2.2查看在線數據分析
10.3批量數據分析專題練習
10.4技術基礎
10.4.1給料屬性建模
10.4.2數據預處理和驗證
10.4.3多階段批量建模
10.4.4批量數據和在線模型的對齊
10.4.5數據安排——展開
10.4.6PCA建模和在線故障檢測
10.4.7PLS建模和在線質量預測
參考文獻

第11章簡單模型預測控制
11.1MPC作為PID的替代
11.2調試MPC
11.3MPC代替前饋PID
11.4MPC代替前饋PID超馳
11.5使用MPC來解決過程交互作用
11.6應用實例
11.6.1蒸發器控制
11.6.2乾燥器控制
11.6.3回轉窯控制
11.6.4漂白裝置
11.6.5MPC控制改變生產率
11.6.6批量式化學反應器
11.7MPC應用步驟
11.7.1過程分析
11.7.2過程測試
11.7.3過程模型開發
11.7.4MPC控制器生成
11.7.5在模擬中測試MPC
11.7.6評估MPC操作
11.8簡單MPC專題練習
11.9技術基礎
11.9.1過程建模的基礎
11.9.2過程模型識別
11.9.3無約束模型預測控制
11.9.4集成約束處理、優化和模型預測控制
參考文獻

第12章MPC優化集成
12.1應用實例——多效蒸發器
12.1.1蒸發器過程概述
12.1.2項目動機和設計註意事項
12.1.3為什麽使用模型預測控制
12.1.4模型預測控制的戰略發展
12.1.5模型開發和驗證
12.1.6MPC操作、整定和優化
12.1.7處理一級過程約束
12.1.8蒸發器沖洗控制
12.1.9固體測量
12.1.10操作結果
12.1.11結論
12.1.12近期工作和未來機遇
12.1.13致謝
12.2應用實例——CTMP精煉機
12.2.1過程描述
12.2.2電能消耗模型
12.2.3過程模型識別
12.2.4MPC控制策略
12.2.5結果
12.2.6結論
12.2.7致謝
12.3應用實例——重油分餾塔
12.4專題練習
12.5技術基礎
12.5.1MPC操作概述
12.5.2在線多目標優化器功能概述
12.5.3多目標MPC優化背景
12.5.4不可行問題處理的多目標優化函數
12.5.5擴大LP功能的多目標優化函數
12.5.6多目標優化的系統功能
12.5.7由優化器監測的無約束MPC控制器
12.5.8集成優化器的約束MPC控制器
參考文獻

第13章在線優化
13.1為什麽優化——以鍋爐負荷分配為例
13.2紙漿和造紙工廠中的能量優化
13.2.1熱電聯產介紹
13.2.2能源管理介紹
13.2.3綜合實時能源管理系統
13.2.4綜合EMS案例分析
13.2.5結果總結
13.2.6總結
13.3在線優化專題練習
13.4技術基礎
參考文獻

第14章過程模擬
14.1過程模擬技術
14.2從P&ID中開發過程模擬
14.3模擬過程非線性
14.4其他考量
14.5專題練習——過程模擬
14.6理論——基於階躍響應的模擬
參考文獻

第15章集成APC到DCS
15.1與工廠系統的集成
15.2網絡和系統設置
15.3應用實例
參考文獻

附錄A
A.1進入網站
A.2下載選項
A.3書籍選項
A.4新聞和更新選項

術語表