控制之道：过程控制的理论与实践 [加拿大] 周风晞_[加拿大] 周风晞_9787111743392

控制理论方面的著述和教科书汗牛充栋，具体控制系统或者控制软件的使用攻略也琳琅满目。但在两者之间缺乏桥梁。“书上讲的用不上，需要用的书上不讲”，这是常听到的抱怨。本书试图搭接，从实用角度出发，为大量控制实践提供一点理论依据，也为控制理论研究提示一点工程实践中需要解决的问题。
本书分六部分。第一部分简述基本的反馈，动态系统和稳定性分析，在介绍根轨迹方法的时候，重点在于零极点对稳定性的作用，为后续的PID控制和回路稳定性分析做铺垫。第二部分介绍单回路PID控制，从比例、积分、微分特性和参数整定的深入讨论开始，展开到余差、纯滞后、信号噪声等特殊问题。在简单PID的基础上，对双增益、广义变增益、积分分离等PID变型及其特点进行介绍。最后讨论了正反作用、积分饱和、无扰动切换、初始化、输入输出特性等实际PID问题。第三部分讨论多回路的复杂PID控制，如串级控制、前馈控制、分程控制、比值控制、选择性控制、双自由度控制、阀位控制等，重点在于思路和具体应用。第四部分的重点是化工过程单元设备控制。从单元操作的特性和控制要求开始，介绍典型控制方案，如换热器控制、锅炉和加热炉控制、泵与压缩机控制、精馏塔控制、反应器控制等。第五部分从多变量和最优控制入手，介绍模型预估控制，包括基本推导、参数整定和与PID的关系，以及实施中的具体问题。第六部分介绍控制系统故障及异常的解决与预防，并对人工智能的作用进行讨论。
本书兼具专业性、思想性、实用性，既有一定深度，又通俗易懂，对初涉自控行业的读者而言是一部较实用的参考书，对自动化专业的本科生或研究生也有很高的参考价值。

很多年前，在与友人网上的互动中，随手写下了一点对自控的感悟，后来扩充成《自动控制的故事》系列，以晨枫的名字贴在网上，据说流传甚广。多年后，《自动控制的故事》扩充成《大话自动化:从蒸汽机到人工智能》（以下简称《大话自动化》）。《大话自动化》的本意是科普自动化有关的知识，也想在自控人中博取会意的一笑，所以刻意避免一切过于数学化的描述。问题是，控制理论在本质上是应用数学的一个分支，所以当讨论深入到一定程度时，必然绕不开数学。与此同时，控制应用在很多地方又跳出了数学境界。
数学思维是将复杂的事物纯净化、抽象化，从中提取一般规律，最终成为普适的工具。纯净化可以归结为某些简化的假定，抽象化则超越问题的具体形态、尺度和变型，抽取深层的本质。这是非常有用的解决问题的科学方法，但不是唯一的解决问题的方法。
工程思维是反过来的，需要解决的是现实世界的具体问题，自带复杂性和多变性，普遍性和代表性也经常只存在于具体领域之中。有现成的理论工具，当然要遵循“拿来主义”。没有的话，创造工具也要解决问题，哪怕工具不具备理论上的严谨和普遍适用性，甚至可以不排除“运用之妙，存乎一心”。
控制工程就具有这样的特点。
还在大学的时候，有控制理论和控制工程两门课，当年就被控制工程里思维的火花迷住了。后来读硕、读博，在控制理论方面继续深造，但始终希望在控制工程方面也有成长。这个愿望在工作中实现了，30多年的实战在多个层次零距离见证了自控之美，并有幸贡献了几颗小小的火花。
在写就《大话自动化》之后，意犹未尽。《大话自动化》不仅刻意回避数学，也尽量避免过于具体深入的技术细节。但自控之美只能用朦胧诗展现是不够的，于是萌生再写《控制之道：过程控制的理论与实践》的念头。
本书分六部分。第一部分简述基本的反馈，动态系统和稳定性分析，在介绍根轨迹方法的时候，重点在于零极点对稳定性的作用，为后续的PID控制和回路稳定性分析做铺垫。
第二部分介绍单回路PID控制，从比例、积分、微分特性和参数整定的深入讨论开始，展开到余差、纯滞后、信号噪声等特殊问题。在简单PID的基础上，对双增益、广义变增益、积分分离等PID变型及其特点进行介绍。最后讨论了正反作用、积分饱和、无扰动切换、初始化、输入输出特性等实际PID问题。
第三部分讨论多回路的复杂PID控制，如串级控制、前馈控制、分程控制、比值控制、选择性控制、双自由度控制、阀位控制等，重点在于思路和具体应用。
第四部分的重点是化工过程单元设备控制。从单元操作的特性和控制要求开始，介绍典型控制方案，如换热器控制、锅炉和加热炉控制、泵与压缩机控制、精馏塔控制、反应器控制等。
第五部分从多变量和最优控制入手，介绍模型预估控制，包括基本推导、参数整定和与PID的关系，以及实施中的具体问题。
第六部分介绍控制系统故障及异常的解决与预防，并对人工智能的作用进行讨论。
过程控制是个五彩缤纷和与时俱进的世界，个人只能管中窥豹。本书力图成为过程控制方面的有用工具，但错误和缺失在所难免，还请老师、同学和同行们批评指正。

周风晞（笔名晨枫）

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