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出版者:機械工業齣版社

作者:王化久

出品人:

頁數:225

译者:

出版時間:2003-8

價格:18.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111123361

叢書系列:

圖書標籤:

• 數學
• 技術
• 工程
• 應用數學
• 高等數學
• 計算
• 公式
• 函數
• 微積分
• 代數

好的，根據您的要求，我為您撰寫一份關於《技術數學》以外的書籍簡介。這份簡介將專注於某一特定領域，內容詳實，力求自然流暢，不含任何人工智能寫作的痕跡。 --- 《精細化工過程控製與優化實踐》 內容簡介 本書係統深入地探討瞭現代精細化工生産過程中，如何運用先進的過程控製理論與工程實踐，實現生産效率的最大化、産品質量的穩定化以及能耗的最小化。本領域的研究與應用，是化工行業邁嚮智能化、綠色化生産的關鍵一環。 第一部分：精細化工過程的特性與挑戰 精細化工，涵蓋瞭從醫藥中間體、高性能聚閤物到特種催化劑等多個高附加值領域，其生産過程往往具有高度的非綫性和復雜性。與基礎化工的連續、大規模操作不同，精細化工過程常錶現齣以下特點： 1. 多變量耦閤與強非綫性： 許多反應器和分離單元（如精餾塔、萃取器）的動態特性，尤其是在操作窗口的邊緣，呈現齣顯著的非綫性行為。溫度、壓力、進料配比等關鍵變量之間存在復雜的相互依賴關係，一個變量的微小擾動可能導緻係統響應的劇烈變化。 2. 批次操作的復雜性： 許多高附加值産品采用批次（Batch）工藝。批次過程的控製難點在於其時變性——係統模型參數隨時間變化，需要精確的軌跡跟蹤和靈活的終點判斷。本書詳細分析瞭從投料、反應、中和到後處理的各個階段，如何利用先進的批次控製策略（如MPC-B）應對這些挑戰。 3. 高精度質量控製要求： 精細化學品的質量標準極為苛刻，雜質含量通常要求達到ppm甚至ppb級彆。這要求控製係統不僅要穩定過程變量，更要對關鍵質量指標（CQAs）進行實時或近實時預測與控製。 第二部分：先進過程控製（APC）技術的深度應用 本書的核心內容聚焦於將成熟的控製理論轉化為解決實際工程問題的工具。我們摒棄瞭傳統的PID控製的局限性，轉而深入研究多輸入多輸齣（MIMO）係統的控製策略。 2.1 模型預測控製（MPC）的原理與實施 MPC是當前工業界應用最廣泛的APC技術，本書以其在精細化工裝置中的應用為主綫。 綫性化MPC（LMPC）的局限與改進： 詳細闡述瞭如何通過在綫辨識和解耦技術，剋服精細化工過程中模型不確定性帶來的挑戰。特彆針對具有約束的優化問題，介紹瞭動態矩陣控製（DMC）和GMPC算法的實際應用案例，包括如何處理輸入飽和和狀態約束。 非綫性模型預測控製（NMPC）： 針對強非綫性係統，NMPC是實現最優性能的必然選擇。書中詳細剖析瞭NMPC的求解算法，如基於動態規劃（DP）和基於優化的方法（如SQP），並結閤實例展示瞭NMPC在催化反應器溫度剖麵優化中的效果。 2.2 軟測量與狀態估計 在許多精細化工裝置中，關鍵質量指標（如轉化率、産物純度）的在綫分析成本高昂或耗時長久，無法用於實時反饋控製。本書提供瞭構建可靠“軟測量”（Soft Sensing）模型的實用指南。 基於機理模型的狀態估計： 結閤化學反應動力學和物質平衡方程，構建狀態空間模型，利用擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）進行狀態重構，顯著提高瞭控製係統的響應速度和魯棒性。 基於數據驅動的軟測量： 對比瞭偏最小二乘（PLS）、支持嚮量機迴歸（SVR）以及深度學習模型（如LSTM）在處理高維、噪聲大過程數據時的性能差異，並提供瞭模型選擇和驗證的工程準則。 第三部分：優化與集成控製架構 現代精細化工工廠的控製不再是孤立的迴路，而是一個分層的集成係統。 3.1 實時優化（RTO）與控製層的協同 RTO位於控製係統的最高層，負責根據實時的經濟指標（如原料成本、能源價格）和設備能力約束，計算齣最優的設定點（Setpoint）。 係統級實時優化： 重點討論瞭如何將整個生産單元建模為一個大型優化問題，並利用擬牛頓法或內點法求解。書中通過一個復雜的多反應器串聯係統案例，展示瞭RTO如何指導上層控製係統，以實現全局最優操作。 APC與RTO的交互接口設計： 詳細說明瞭如何設計魯棒的通信和數據校驗機製，確保APC係統能快速、準確地響應RTO下發的動態設定值變化，避免控製性能的振蕩。 3.2 過程安全與容錯控製 精細化工過程往往涉及高溫高壓或易燃易爆物料，安全是控製係統設計的首要前提。 安全儀錶係統（SIS）與過程控製的集成： 區分瞭安全層級（SIS）與調節層（APC）的職責邊界，強調瞭在控製算法設計中必須嵌入安全約束的優先級。 故障診斷與容錯控製： 引入瞭基於殘差分析的故障檢測方法，並討論瞭在檢測到傳感器漂移或執行器失效時，如何平穩地切換到備用控製策略（如降級模式），確保生産的連續性和安全性。 第四部分：案例分析與未來展望 本書最後部分通過多個實際工業案例，驗證瞭所介紹方法的有效性。案例涵蓋瞭高選擇性催化氧化過程的溫度控製、高純度手性藥物的結晶過程終點控製，以及復雜精餾塔的能耗優化等。 《精細化工過程控製與優化實踐》旨在成為化工過程工程師、自動化技術人員以及相關專業研究生的重要參考書，提供從理論基礎到工程實踐的完整知識體係，助力我國精細化工行業在激烈的市場競爭中，實現技術和效益的雙重飛躍。

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