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《過程控制系統(tǒng)》全面介紹了過程控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r；對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型討論了建模方法；介紹了PID控制器的設(shè)計(jì)、選型與參數(shù)整定方法；論述了調(diào)節(jié)閥的流量特性、設(shè)計(jì)及選型；討論了常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級(jí)控制、補(bǔ)償控制、比值控制、均勻控制、分程控制、選擇性控制和解耦控制等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分析、設(shè)計(jì)方法等；介紹了幾種典型的先進(jìn)控制方法；論述了計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的組成與類型；最后介紹了過程控制的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
《過程控制系統(tǒng)》可作為高等院校自動(dòng)化和信息類其他專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的專業(yè)課教材，也可作為從事自動(dòng)控制研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考用書。

    在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著主導(dǎo)地位的是工業(yè)，各企業(yè)效益的提高受許多方面的影響，不僅取決于工藝方面的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐水平，還與企業(yè)的自動(dòng)化水平息息相關(guān)。自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必須掌握與生產(chǎn)過程相關(guān)的控制技術(shù)與方法，才能具備設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)、解決過程控制難題的能力。為此，特編寫《過程控制系統(tǒng)》專業(yè)教材，系統(tǒng)地介紹了工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域的控制方法及實(shí)用技術(shù)，為學(xué)生走向工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。本書共七章，分別論述了如下幾個(gè)問題：
    （1）過程控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r。
    （2）建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的方法，主要介紹了機(jī)理建模及實(shí)驗(yàn)測(cè)試建模方法。
    （3）簡單控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)步驟，主要包括變量配對(duì)、選擇控制系統(tǒng)、執(zhí)行器及安全柵的基本知識(shí)以及PID控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定方法等內(nèi)容。
    （4）復(fù)雜控制系統(tǒng)中，介紹了串級(jí)控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、補(bǔ)償控制系統(tǒng)以及解耦控制系統(tǒng)的基本知識(shí)與設(shè)計(jì)方法。
    （5）先進(jìn)控制方法中，簡單介紹了內(nèi)�？刂�、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、推理控制、魯棒控制、智能控制的基本原理和方法。
    （6）計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)中，介紹了計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于過程控制系統(tǒng)的基本知識(shí)，重點(diǎn)論述了數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)。將PLC、DcS、FcS作了簡單對(duì)比，并對(duì)綜合自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了介紹。
    （7）本書的最后部分給出了幾個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制實(shí)例供讀者參考。
    每章均配備了一定數(shù)量的思考題和習(xí)題供讀者練習(xí)。本書作為教材可適用的學(xué)時(shí)數(shù)為40～50學(xué)時(shí)（2.5～3.5學(xué)分），一些章節(jié)編排具有相對(duì)的獨(dú)立性，便于教師與學(xué)生取舍，以適應(yīng)不同教學(xué)學(xué)時(shí)的需要。
    本書的第1章，第2章的2.4.1、2.4.2節(jié)，第4章及第7章的7.1～7.3節(jié)由嚴(yán)愛軍編寫；第2章的2.1～2.3節(jié)由任明榮編寫；第3章由張亞庭編寫；第5章及第7章的7.4節(jié)由高學(xué)金編寫，第2章的2.4.3、2.4.4及第6章由張會(huì)清編寫。同時(shí)感謝齊詠生博士為第5章的編寫付出了大量的工作，感謝北京工業(yè)大學(xué)出版社為本書的出版所付出的辛勤工作！
    由于編者水平有限，錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者指正。

    （4）20世紀(jì)70年代，DDZ-III型儀表、可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段。這一時(shí)期的控制方式采用集中型，DDZ-III型儀表傳輸?shù)男盘?hào)一般為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。隨著小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，直接數(shù)字控制系統(tǒng)向分散型系統(tǒng)發(fā)展，原來屬于在線生產(chǎn)管理的功能大都分散到過程計(jì)算機(jī)中完成。分散型控制或分布式控制系統(tǒng)的思想是將控制系統(tǒng)分成若干個(gè)獨(dú)立的局部控制子系統(tǒng)，用以完成受控生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制任務(wù)。
    （5）20世紀(jì)80年代，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化儀表和分布式控制系統(tǒng)以及可編程邏輯控制器成為主流應(yīng)用產(chǎn)品。由于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的分散控制提供了物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。近年來分散控制得以異乎尋常的發(fā)展，并且已成為計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的主要趨勢(shì)。其主要特點(diǎn)是控制分散、故障點(diǎn)分散。
    （6）20世紀(jì)90年代以后，分布式控制系統(tǒng)以及可編程邏輯控制器進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)開始進(jìn)入應(yīng)用階段，并出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)全新時(shí)期，主要特點(diǎn)是在功能上從過程最佳化控制進(jìn)一步向生產(chǎn)工序的操作管理方向延伸，控制模型進(jìn)一步向深化、細(xì)化發(fā)展，以各種智能技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用軟件被開發(fā)出來用于生產(chǎn)過程的操作指導(dǎo)，同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也更為廣泛，能最大限度地實(shí)現(xiàn)資源共享，在這種背景下誕生的計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)工廠的管理、控制、資源共享一體化。
    從上述的發(fā)展過程來看，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的過程控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用與充分發(fā)展。計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：①控制對(duì)象的多樣化，可以是一個(gè)閥門、也可以是一個(gè)車間、甚至于整個(gè)工廠等；②控制方式的多樣化，可以是單回路參數(shù)的控制，也可以是某個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜任務(wù)控制，乃至常規(guī)控制方法所不能解決而采用智能方法的控制；③應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化，不論是生產(chǎn)企業(yè)、還是管理單位均可選擇性地使用計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)來達(dá)到合乎實(shí)際的期望目標(biāo)。
    總之，過程控制裝置與設(shè)備經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)、簡單到復(fù)雜、模擬到數(shù)字、集中到分散、封閉到開放、孤立到綜合、人工到智能的發(fā)展過程。
    2.過程控制算法與控制策略的發(fā)展
    （1）20世紀(jì)40～60年代，常規(guī)PID控制方法得到發(fā)展。這一時(shí)期占主導(dǎo)地位的是經(jīng)典控制理論，它主要是解決單輸入單輸出問題。研究問題的方法是基于頻率域的傳遞函數(shù)法，主要有零極點(diǎn)分析方法、奈奎斯特（Nyquist）穩(wěn)定性判據(jù)以及勞斯（Roth）和赫爾維茨（Hur-witz）穩(wěn)定性判據(jù)、頻率響應(yīng)法、根軌跡法、超前一滯后補(bǔ)償方法等。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)根據(jù)被控對(duì)象的頻率特性給出控制器參數(shù)的初始值，再由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定其滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的參數(shù)，例如廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域的PID控制。以PID控制方法為代表的經(jīng)典控制理論的局限性在于只適用于線性定常單輸入單輸出系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)如超調(diào)量、相位裕度等比較抽象，設(shè)計(jì)分析時(shí)難以考慮系統(tǒng)的初始條件以及需要經(jīng)驗(yàn)試湊和手工計(jì)算等的煩瑣工作。
    ……

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