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輕化工過程自動化與信息化

輕化工過程自動化與信息化

出版社：中國輕工業(yè)出版社出版時間：2021-08-01
開本： 26cm 頁數(shù)： 488頁
中 圖 價:¥52.3(5.5折) 定價  ¥95.0 登錄后可看到會員價
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輕化工過程自動化與信息化 版權(quán)信息

輕化工過程自動化與信息化 本書特色

這是一本造紙專業(yè)和輕化工程專業(yè)經(jīng)典教材，能夠理論與實踐充分融合，把高深的自動化過程娓娓道來，使得教學更容易。

輕化工過程自動化與信息化 內(nèi)容簡介

《輕化工過程自動化與信息化（第三版）》是在原普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《制漿造紙過程自動測量與控制（第二版）》的基礎(chǔ)上修訂升級。原教材從1991年中國輕工業(yè)出版出版后，經(jīng)過了二次修訂出版，2009年成為“十一五”國家級規(guī)劃教材，二十多年來一直是我國有關(guān)高校輕化工（制漿造紙工程）專業(yè)的必修課教材,也是工程技術(shù)人員的參考書, 2014年獲“中國輕工業(yè)優(yōu)秀教材―等獎”。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，自動化和信息化技術(shù)出現(xiàn)了許多新概念、新理論和新技術(shù)，并且在制漿造紙生產(chǎn)過程和其它輕化工行業(yè)中得到應(yīng)用。本次教材修訂升級將及時根據(jù)生產(chǎn)過程自動化信息化的新概念、新理論和新技術(shù)等更新教材內(nèi)容。 另外，《輕化工過程自動化與信息化（第三版）》的主編和參編者，均為教授級教師，長期以來在與本教材（課程）內(nèi)容相關(guān)的教學科研**線工作，而且大都是原教材的參編者,既有豐富的教學經(jīng)驗和體會，又了解學科前沿，有較深厚的學術(shù)基礎(chǔ)。因此，本教材將著力打造精品教材。 面向工業(yè)4.0時代的到來，工業(yè)生產(chǎn)將向自動化、信息化和智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代信息化技術(shù)與造紙工業(yè)深度融合，是造紙工業(yè)轉(zhuǎn)型升級必由之路。

輕化工過程自動化與信息化 目錄

目 錄

**章 導論 1

**節(jié) 生產(chǎn)過程自動化發(fā)展概況 1

一、自動控制理論的發(fā)展概況 2

二、過程自動化技術(shù)發(fā)展概況 3

第二節(jié) 企業(yè)信息化 4

一、數(shù)據(jù)、信息與知識之間的演變 5

二、企業(yè)信息化的架構(gòu) 6

第三節(jié) 企業(yè)智能化 8

一、第四次工業(yè)革命 8

二、企業(yè)智能化的基本含義與組成框架 9

思考題 11

參考文獻 11

第二章 簡單自動控制系統(tǒng) 12

**節(jié) 自動控制系統(tǒng)的概念 12

一、自動控制是人工控制的模仿與發(fā)展 12

二、自動控制系統(tǒng)的基本概念及特點 13

三、簡單控制系統(tǒng)的工作過程 15

第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的過程特性及控制質(zhì)量指標 17

一、自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)動態(tài)和過渡過程 17

二、自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量指標 18

三、影響自動控制系統(tǒng)控制質(zhì)量指標的主要因素 20

第三節(jié) PID控制器特性與選用 21

一、控制器的基本組成 21

二、 控制器的特性 21

三、PID控制器的特性及選用 26

第四節(jié) 執(zhí)行器的特性與選用 28

一、控制閥的構(gòu)成與選擇 28

二、變頻執(zhí)行器的控制原理與選用 36

三、智能控制閥 37

第五節(jié) 過程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計概述 37

一、過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計的內(nèi)容 37

二、簡單控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 38

三、過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計的圖例與符號 40

第六節(jié) 控制器的變量整定及簡單控制系統(tǒng)的投運 43

一、控制器的變量整定 44

二、控制系統(tǒng)的投運 47

思考題 48

參考文獻 50

第三章 過程特性及其數(shù)學模型的建立 51

**節(jié) 機理分析法建立過程數(shù)學模型 51

一、一階過程的數(shù)學模型建立 51

二、二階過程的數(shù)學模型建立 57

三、具有純滯后特性的過程數(shù)學模型建立 59

四、高階過程的數(shù)學模型 61

五、二階過程和高階過程數(shù)學模型的簡化 62

第二節(jié) 描述過程特性的參數(shù) 63

一、過程負荷及自衡 63

二、過程的放大系數(shù)Kp 65

三、過程的時間常數(shù)Tp 66

四、過程的滯后時間 67

第三節(jié) 傳遞函數(shù)法建立系統(tǒng)的數(shù)學模型 68

一、拉氏變換 69

二、用傳遞函數(shù)法建立系統(tǒng)數(shù)學模型 71

第四節(jié) 用過程辨識法建立過程數(shù)學模型 80

一、過程辨識建模的內(nèi)容和步驟 81

二、辨識過程模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的簡易方法 83

三、用*小二乘法辨識過程的數(shù)學模型 86

四、機理與經(jīng)驗的組合建模 90

第五節(jié) 大數(shù)據(jù)建模概述 91

一、工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征及應(yīng)用 91

二、大數(shù)據(jù)建模的步驟 95

三、工業(yè)大數(shù)據(jù)建模的特點 98

思考題 101

參考文獻 102

第四章 過程變量測量方法與信號變送 103

**節(jié) 自動化儀表概述 103

一、自動化儀表的發(fā)展與分 103

二、自動化儀表的技術(shù)性能指標 107

第二節(jié) 常規(guī)變量的測量原理與信號變送 111

一、壓力的測量 111

二、液位的測量 123

三、流量的測量 133

四、溫度的測量 141

五、pH值的測量 159

第三節(jié) 輕化工過程特殊變量 167

一、黑液濃度的測量 167

二、紙漿濃度的測量 170

三、紙漿打漿度的測量 174

五、紙漿質(zhì)量的分析 179

六、紙張水分的測量 181

七、紙張定量的測量 189

八、紙張?zhí)盍希ɑ曳郑┑臏y量 194

九、紙張其它質(zhì)量指標的測量 195

第四節(jié) 軟測量技術(shù)及其應(yīng)用 199

一、軟測量技術(shù) 200

二、軟測量工程設(shè)計 202

三、軟測量技術(shù)的應(yīng)用 203

思考題 207

參考文獻 208

第五章 復雜控制與智能控制 209

**節(jié) 復雜控制 209

一、串級控制 209

二、比值控制 218

三、前饋-反饋控制 224

四、分程與選擇控制 231

第二節(jié) 智能控制系統(tǒng) 242

一、適應(yīng)性控制 242

二、模糊控制 246

三、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 253

四、解耦控制 258

五、預(yù)測控制 262

六、專家控制 266

思考題 269

參考文獻 269

第六章 集散控制系統(tǒng)（DCS） 270

**節(jié) 過程控制系統(tǒng)(PCS)與集散控制系統(tǒng)(DCS) 270

一、過程控制系統(tǒng)（PCS） 270

二、集散控制系統(tǒng)（DCS） 272

第二節(jié) DCS的基本組成與典型架構(gòu) 287

一、DCS的基本組成 287

二、DCS的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型和技術(shù)特征 290

三、DCS的體系結(jié)構(gòu) 295

第三節(jié) 輕化工常用DCS系統(tǒng) 304

一、西門子公司DCS系統(tǒng)——SIMATIC PCS7 304

二、ABB公司DCS系統(tǒng)——Baily Symphony 308

三、浙大中控公司DCS系統(tǒng)——JX 300XP 313

四、和利時公司DCS系統(tǒng)——MACSV 316

思考題 320

參考文獻 321

第七章 制漿過程控制 322

**節(jié) 蒸煮過程控制 322

一、漿料蒸煮的目的和質(zhì)量評價指標 322

二、漿料蒸煮過程影響因素及控制要點 323

三、間歇式置換蒸煮系統(tǒng)典型流程及控制方案 324

四、橫管連續(xù)蒸煮系統(tǒng)典型流程及控制方案 335

第二節(jié) 廢紙制漿過程典型控制 340

一、廢紙制漿基本工藝流程和各環(huán)節(jié)控制要求 340

二、廢紙制漿過程典型環(huán)節(jié)控制方案 343

三、多圓盤白水及纖維回收控制方案 351

第三節(jié) 洗滌和篩選過程控制 354

一、漿料洗滌和篩選的目的及質(zhì)量評價指標 354

二、真空逆流洗滌系統(tǒng)工藝流程及控制方案 355

三、封閉篩選系統(tǒng)工藝流程及控制方案 358

第四節(jié) 漂白過程典型控制 366

一、漿料漂白的目的和質(zhì)量評價指標 366

二、ECF無元素氯漂白系統(tǒng)工藝流程及控制方案 367

三、廢紙漿漂白 374

思考題 376

參考文獻 377

第八章 造紙過程控制 379

**節(jié) 打漿過程控制 379

一、打漿的目的和質(zhì)量評價指標 379

二、打漿過程典型控制方案 380

三、打漿度軟測量及盤磨進退盤智能控制方案 383

第二節(jié) 配漿與流送過程控制 385

一、配漿與流送的目的 385

二、配漿典型過程控制方案 386

三、流送典型過程控制方案 387

第三節(jié) 造紙過程與紙機傳動控制 390

一、長網(wǎng)造紙機造紙工藝流程及總體控制方案 390

二、長網(wǎng)造紙機濕部控制方案 392

三、長網(wǎng)造紙機干燥部控制方案 398

四、長網(wǎng)造紙機傳動控制方案 406

五、生活用紙造紙過程控制方案 412

第四節(jié) 紙張質(zhì)量控制 415

一、紙張主要質(zhì)量評價指標 416

二、紙張質(zhì)量控制系統(tǒng)QCS 417

思考題 424

參考文獻 425

第九章 發(fā)酵過程控制 427

**節(jié) 發(fā)酵過程及主要過程參數(shù) 427

一、發(fā)酵過程工藝流程 427

二、發(fā)酵過程主要過程參數(shù) 428

第二節(jié) 發(fā)酵過程單元控制方案 430

一、發(fā)酵過程溫度控制 430

二、發(fā)酵過程pH值控制 432

三、發(fā)酵過程溶解氧控制 435

四、發(fā)酵過程罐壓、攪拌轉(zhuǎn)速和通氣流量控制 438

五、發(fā)酵過程自動消泡控制 439

第三節(jié) 發(fā)酵過程優(yōu)化控制方案 441

一、發(fā)酵過程數(shù)學模型類型 441

二、發(fā)酵過程優(yōu)化控制策略 443

三、谷氨酸發(fā)酵過程優(yōu)化控制舉例 445

思考題 456

參考文獻 456

第十章 合成革生產(chǎn)過程控制 458

**節(jié) 合成革的質(zhì)量評價指標 458

一、合成革的分類 458

二、合成革的質(zhì)量評價指標 459

第二節(jié) 配料過程控制方案 460

第三節(jié) 濕法生產(chǎn)過程控制方案 462

一、濕法貝斯的生產(chǎn)工藝流程 463

二、基布浸漬凝固和水洗過程控制方案 464

三、基布干燥過程控制方案 467

第四節(jié) 干法生產(chǎn)過程控制方案 475

一、干法制革工藝流程 476

二、干法移膜制革干燥方法及控制方案 477

思考題 480

參考文獻 481

第十一章 熱電聯(lián)供控制 482

**節(jié) 熱電聯(lián)產(chǎn)的組成 482

第二節(jié) 熱力鍋爐及其控制方案 484

一、給水自動控制系統(tǒng) 484

二、汽包蒸汽溫度自動控制系統(tǒng) 486

三、燃燒過程自動控制系統(tǒng) 487

四、鍋爐的DCS系統(tǒng)簡介 489

第三節(jié) 汽輪發(fā)電機組及其控制系統(tǒng) 490

一、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介 490

二、DEH的主要控制系統(tǒng) 491

三、汽輪發(fā)電機組的DCS簡介 493

第四節(jié) 熱電聯(lián)供綜合運行優(yōu)化控制及其應(yīng)用 494

思考題 500

參考文獻 501

第十二章 造紙廢水處理過程控制系統(tǒng) 502

**節(jié) 污水處理方法和工藝及水質(zhì)參數(shù) 502

一、常見的污水處理方法 502

二、污水處理過程工藝參數(shù)和水質(zhì)參數(shù) 507

三、污水處理過程自動控制的難點 516

第二節(jié) 造紙廢水處理?程?體控制方案 517

一、制漿造紙廢水的來源及特點 517

二、制漿造紙廢水處理控制 519

第三節(jié) 造紙廢水處理典型過程控制方案 523

一、廢紙制漿過程廢水處理控制 523

二、造紙廢水連續(xù)深度處理自動監(jiān)控系統(tǒng) 535

三、造紙污水處理過程故障檢測及診斷 538

思考題 550

參考文獻 551

第十三章 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) 552

**節(jié) 全廠綜合自動化系統(tǒng)概述 552

一、綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 552

二、綜合自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 560

三、綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 564

第二節(jié) 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）架構(gòu) 568

一、MES的產(chǎn)生與發(fā)展 568

二、MES的框架模型 571

第三節(jié) MES的功能與主要功能模塊 574

一、生產(chǎn)調(diào)度管理 574

二、流程與設(shè)備管理 576

三、物料管理 578

四、質(zhì)量管理 580

五、能源效率管理 583

六、生產(chǎn)追溯 584

七、生產(chǎn)統(tǒng)計、綜合查詢與決策 585

思考題 586

參考文獻 586

第十四章 生產(chǎn)計劃系統(tǒng) 587

**節(jié) 生產(chǎn)計劃系統(tǒng)概述 587

第二節(jié) 生產(chǎn)計劃系統(tǒng)架構(gòu) 589

第三節(jié) 生產(chǎn)計劃系統(tǒng)主要功能模塊 591

一、主生產(chǎn)計劃 591

二、粗能力計劃 593

三、物料需求計劃 597

四、細能力計劃 601

五、車間作業(yè)計劃 606

六、計劃執(zhí)行與控制 611

七、采購計劃 615

八、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)接口 618

思考題 620

參考文獻 621

十五章 智能制造概述 622

**節(jié) 制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型 622

一、制造業(yè)從自動化向智能化轉(zhuǎn)型 622

二、制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的標志 624

三、智能制造的范式與內(nèi)涵 627

第二節(jié) 智能制造的基本原理 630

一、智能制造的進化 630

二、新一代智能制造技術(shù)的特征 635

第三節(jié) 信息物理系統(tǒng) 637

一、信息物理系統(tǒng)的本質(zhì) 637

二、信息物理系統(tǒng)的層級體系架構(gòu) 639

三、信息物理系統(tǒng)的四大核心技術(shù)要素及其關(guān)鍵技術(shù) 642

第四節(jié) 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺 648

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的本質(zhì)內(nèi)涵

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基本技術(shù)組成和體系架構(gòu)

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)鍵技術(shù)體系

四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)案例

第五節(jié) 輕化工企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的著力點

一、我國智能制造的發(fā)展戰(zhàn)略

二、輕化工企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型路徑

三、 輕化工企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的技術(shù)著力點

四、 輕化工企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的實踐案例

思考題

參考文獻


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輕化工過程自動化與信息化 節(jié)選

**章 導論 自動化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)生產(chǎn)過程。以汽車、船泊、機床等機械裝備制造為代表的離散工業(yè)制造過程和以石油、冶金、材料、造紙等重要原材料工業(yè)為代表的流程工業(yè)過程實現(xiàn)了自動化，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。自動化技術(shù)還廣泛應(yīng)用于制造企業(yè)的經(jīng)營管理和生產(chǎn)管理中，提高了企業(yè)的資源計劃和制造過程管理的效率。從上世紀中葉開始，自動化技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合成為第三次工業(yè)革命的核心技術(shù)和推動力。自動化技術(shù)水平是實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。生產(chǎn)過程實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，能提高產(chǎn)量，保證質(zhì)量，減少原材料和能量的消耗，降低生產(chǎn)成本，改善勞動條件，確保生產(chǎn)安全，節(jié)能減排，保護環(huán)境，收到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，生產(chǎn)過程自動化成為工業(yè)現(xiàn)代化的主要趨勢。自動化涉及到人類活動的幾乎所有領(lǐng)域，實現(xiàn)各類過程的自動化是人類永無止境的夢想和追求目標。 **節(jié) 生產(chǎn)過程自動化發(fā)展概況 自動化（Automation）是指機器設(shè)備、生產(chǎn)過程、管理過程在沒有人或較少人的直接參與下，應(yīng)用自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制等自動化技術(shù)，去實現(xiàn)人的預(yù)期要求和目標的總稱。自動化技術(shù)（Automatic Technology）是指實現(xiàn)自動化的方法和技術(shù)，是涉及到機械裝置、微電子、計算機、信息處理、各種控制與優(yōu)化算法等硬件和軟件領(lǐng)域的一門綜合性技術(shù)。實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的主要技術(shù)是生產(chǎn)過程控制技術(shù)（簡稱過程控制技術(shù)，Process Control Technology）。組成對生產(chǎn)過程進行測量與控制的自動化技術(shù)工具總稱為過程自動控制系統(tǒng)（簡稱過程控制系統(tǒng)，Process Control System，PCS）。 過程自動化技術(shù)的基礎(chǔ)是自動控制理論，其形成與發(fā)展源于社會實踐和科學實踐，其發(fā)展具有二個特點：**是生產(chǎn)發(fā)展的需要促進了自動控制理論的研究開拓，創(chuàng)新了自動化技術(shù)，進而促進了生產(chǎn)的發(fā)展，自動化理論、技術(shù)與應(yīng)用三者相互推動、相互促進，三者間表現(xiàn)出清晰的同步性；第二是自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，是由被控制過程的相關(guān)學科、自動控制學科、信息學科、計算機學科等交叉集成形成的綜合技術(shù)。如圖1-1所示，過程控制系統(tǒng)學科的結(jié)構(gòu)是由控制系統(tǒng)為主體，控制理論為基礎(chǔ)，生產(chǎn)過程與工藝和自動化儀表與計算機相關(guān)學科為二翼組成的。 圖1-1 過程控制系統(tǒng)的學科結(jié)構(gòu) 一、自動控制理論的發(fā)展概況 自動控制理論從形成發(fā)展至今已經(jīng)歷了八十多年的歷程，大體可分為三個發(fā)展階段。**階段是以20世紀40年代興起的控制原理為標志，以單輸入單輸出的PID控制系統(tǒng)為特征，稱為經(jīng)典控制理論階段；第二階段以20世紀60年代后興起的狀態(tài)空間法為標志，以多輸入多輸出的*優(yōu)控制系統(tǒng)為特征，稱為現(xiàn)代控制理論階段；第三階段則是20世紀80年代興起的基于知識的專家系統(tǒng)和基于信息論的智能控制為標志，稱為智能控制理論階段。 經(jīng)典控制理論研究的主要過程多為線性定常系統(tǒng)，主要解決單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)，頻率特性，根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法。它的控制思想是對系統(tǒng)（機器或過程）進行“控制”使之穩(wěn)定運行，采用“反饋”的方式使系統(tǒng)按照人們的要求精確地工作，*終使系統(tǒng)按指定目標運行，完成鎮(zhèn)定任務(wù)。經(jīng)典控制理論推動了自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，經(jīng)典控制理論*輝煌的成果之一要首推比例積分微分sPID）控制規(guī)律。PID控制原理簡單、易于實現(xiàn)，對無時間延遲的單回路控制系統(tǒng)極為有效，直到目前為止， 在工業(yè)過程控制中大部份?制系統(tǒng)還使用PID控制規(guī)律。本書從第二章至第四章，重點介紹經(jīng)典控制理論和技術(shù)的基本概念與應(yīng)用。 20世紀60年代后，復雜大型化生產(chǎn)過程對控制提出了更高要求，經(jīng)典控制理論已不能滿足要求，從而促使了現(xiàn)代控制理論的發(fā)展。在這一時期，發(fā)展航天技術(shù)的需要以及生產(chǎn)向大型化、連續(xù)化方向發(fā)展，對非線性、耦合性和時變性的過程，經(jīng)典控制理論己經(jīng)不能滿足要求，從而促進了控制理論從經(jīng)典控制理論到現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，F(xiàn)代控制理論研究的問題從單輸入單輸出系統(tǒng)推廣到了多輸入多輸出系統(tǒng)，不僅可以研究線性系統(tǒng)，而且可以研究非線性系統(tǒng)。現(xiàn)代控制理論建立的數(shù)學模型，實現(xiàn)了從直接根據(jù)被控過程的物理特性的方法向建立一般化的變量估計與系統(tǒng)辨識理論的擴展。它以狀態(tài)空間分析方法為基礎(chǔ)，內(nèi)容包括了以*小二乘法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)辨識，以極大值原理和動態(tài)規(guī)劃為主要方法的*優(yōu)控制和以卡爾曼濾波理論為核心的*佳估計等三部分。值得注意的是，現(xiàn)代控制理論在綜合和分析系統(tǒng)時，己經(jīng)從外部現(xiàn)象深入到揭示系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律性，從局部控制進入到一定意義上的全局*優(yōu)，而且在結(jié)構(gòu)上從單環(huán)擴展到適應(yīng)環(huán)、學習環(huán)。與此同時，電子計算機的發(fā)展和普及為現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用開辟了道路，提供了十分重要的技術(shù)手段。 經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論被統(tǒng)稱為常規(guī)（或稱為傳統(tǒng)）的控制理論。常規(guī)控制理論的共同特點是：各種理論與方法都是建立在過程的數(shù)學模型基礎(chǔ)上的，或者說，常規(guī)控制理論的前提條件是必須能夠在常規(guī)控制理論指定的框架下，用數(shù)學式嚴格地表述出被控制過程的動態(tài)行為。過程的數(shù)學模型可以是基于微積分理論，線性代數(shù)或矢量分析。因此我們可以把常規(guī)控制理論方法概括地稱為“基于數(shù)學模型的方法”（Mathematical Model Based Techniques）。常規(guī)控制理論對能夠得到準確數(shù)學表述的過程能進行有效的控制，適用于確定過程變量為過程的控制。 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)代軍事和工業(yè)領(lǐng)域所涉及的被控過程和過程都難于建立精確的數(shù)學模型，甚至根本無法建立數(shù)學模型，即使對有些過程和過程可以建立數(shù)學模型，但由于模型極其復雜，難于實現(xiàn)實時的高性能的有效控制。因此，基于數(shù)學模型的常規(guī)控制理論面臨著強有力的挑戰(zhàn)。常規(guī)控制理論遇到的*大困難是不確定性問題，即被控過程模型的不確定性和環(huán)境本身的不確定性。 到了20世紀80年代，常規(guī)控制理論己難于解決含有大量不確定性和難以建模的復雜系統(tǒng)的控制問題。人們開辟尋找新的控制途徑：避開數(shù)學模型，直接用機器去模仿工程技術(shù)人員的操作經(jīng)驗，去實現(xiàn)對復雜過程的有效控制。因而，基于知識的專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、學習控制和基于信息論的智能控制等應(yīng)運而生，新一代控制理論--智能控制理論開始形成和發(fā)展。 智能控制是在常規(guī)控制理論基礎(chǔ)上，吸收人工智能，運籌學，計算機科學，模糊數(shù)學，生理學等其他科學中的新思想，新方法，對更廣闊的過程實現(xiàn)期望控制。其核心是如何設(shè)計和開發(fā)能夠模擬人類智能的設(shè)備，使控制系統(tǒng)實現(xiàn)更高的目標。智能控制是常規(guī)控制理論的繼承和發(fā)展。常規(guī)控制理論里的“反饋”和“信息”這兩個基本概念，在智能控制理論中仍然占有重要地位，并且更加突出了信息處理的重要性。在智能控制系統(tǒng)中并不排斥常規(guī)控制理論的應(yīng)用，恰恰相反，在分級遞階結(jié)構(gòu)的智能控制系統(tǒng)中，面向生產(chǎn)的執(zhí)行級， 更強調(diào)采用常規(guī)控制理論進行設(shè)計。這是因為在這一級的被控過程通常具有精確的數(shù)學模型，成熟的常規(guī)控制理論可以對其實現(xiàn)高精度的控制。本書第五章第十四章和第十五章介紹了現(xiàn)代控制和智能控制的概念與應(yīng)用。 二、過程自動化技術(shù)發(fā)展概況 自動控制理論的發(fā)展，促進了其在各個應(yīng)用領(lǐng)域自動化技術(shù)的發(fā)展。自動控制理論在生產(chǎn)過程應(yīng)用中形成了過程自動化技術(shù)。過程自動化技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用大致可以分為四個階段： **階段，單變量檢測階段（20世紀40年代前）。它以人工現(xiàn)場操作，在設(shè)備附近安裝過程變量（溫度、壓力、流量、液位等）的測量儀表為標志，有的還帶有簡單的報警和控制裝置。操作人員通過檢測儀表可以了解主要設(shè)備的運行情況、以便在必要時采取措施，保證產(chǎn)品質(zhì)量，維持生產(chǎn)安全。 第二階段，局部自動化（又稱單機自動化）階段（20世紀40年代到50年代）。它的重要標志是對單臺設(shè)備（或簡單過程）的主要變量進行自動測量和自動控制，以電子顯示儀表和氣動儀表為代表。 第三階段，綜合自動化階段（20世紀60年代到70年代）。在這一階段中，將幾臺設(shè)備或整個車間根據(jù)工藝過程連接起來，應(yīng)用電動或氣動單元組合儀表實現(xiàn)多個變量的自動測量和自動控制，20世紀70年代開始出現(xiàn)計算機直接控制系統(tǒng)（Direct Digital Control，DDC），繼而出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)（又稱為分布式控制系統(tǒng)，Distributed Control System，DCS），實現(xiàn)了生產(chǎn)過程集中控制。操作人員可以在控制室方便地監(jiān)視和處理生產(chǎn)問題。但是開機、停機、事故處理以及附屬設(shè)備的操作等還要人工去完成。 第四階段，全廠綜合自動化階段（20世紀80年代以后）。在這個階段采用高度集中的中央控制裝置，突出的標志是計算機集成過?系統(tǒng)（Computer Integrated Production Systems，CIPS）的應(yīng)用，這是綜合自動化的更高形式，F(xiàn)場檢測儀表測量的數(shù)據(jù)全部送入計算機，由計算機對變量進行自動控制，能自動開機、停機，預(yù)報和處理生產(chǎn)的異常狀態(tài)。20世紀90年代以來，生產(chǎn)過程自動化與電子商務(wù)、現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了工業(yè)信息化技術(shù)（Industrial Information Technology），實現(xiàn)了企業(yè)管理和生產(chǎn)控制全廠自動化和信息化，使整個企業(yè)的生產(chǎn)和管理保持在高效率、低消耗、安全可靠的*佳狀態(tài)之中。 隨著科學技術(shù)的不斷進步和生產(chǎn)過程需求的不斷提高，過程自動化技術(shù)也在不斷發(fā)展。當前自動化系統(tǒng)發(fā)展的主要特點是：過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注，綜合自動化系統(tǒng)（CIPS）成為主要發(fā)展方向，逐步實現(xiàn)企業(yè)信息化和智能化。

輕化工過程自動化與信息化 作者簡介

劉煥彬，1942年生于廣東興寧縣，1965年畢業(yè)于華南工學院制漿造紙工程專業(yè)。華南理工大學教授，博士生導師，俄羅斯工程院外籍院士。1991年至2003年先后擔任華南理工大學副校長，校長，教授，博士生導師。兼任廣東省科學技術(shù)協(xié)會副主席、廣州市科學技術(shù)協(xié)會副主席，美國制漿造紙協(xié)（TAPPI）會員、國際委員會委員、廣州歐美同學會會長、中國造紙學會理事、廣東省造紙學會理事長,。2001年當選為俄羅斯工程院外籍院士。2003年9月18日卸任華南理工大學校長。2010年以來針對環(huán)境問題屢次做出演講。

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