《过程控制系统》是作者在清华大学自动化专业多年教学和科研的总结，是在1993年出版的教材《过程控制》（金以慧主编，清华大学出版社）的基础上重新编写而成的。《过程控制系统》系统地阐述了简单和复杂控制系统的结构、原理、设计、分析与评价，并深入剖析了两个典型生产过程控制的实例，力图从生产过程特点出发，对控制系统进行综合设计和优选。在此基础上还讨论了过程计算机控制系统，进一步介绍了几种先进控制策略，并增加了诸如间歇过程控制、整厂控制、实时最优化、过程监控等学科前沿的内容，力求反映近年来过程控制的新发展。全书从数学和物理的基本概念着手，阐述过程控制问题的本质和特点，并添加了思考题、自学部分以及自己设计实验等内容，为培养自学能力、创新思维等提供了较大的空间。　　《过程控制系统》是面向研究型大学本科生的教材，因而更强调理论与实际的结合，培养学生分析问题和解决问题的能力，注重对前沿学科发展的理解和分析。《过程控制系统》可作为高等院校自动控制类和相关专业的教材，并供有关科技人员参考。 

《过程控制系统》是在1993年出版的教材《过程控制》的基础上重新编写而成的，是作者在清华大学自动化系多年教学和科研成果的总结。《过程控制系统》注意深入浅出，讲清基本概念，同时力求反映近年来过程控制的新研究成果与发展，着重启发和培养学生如何从实际中提炼出问题并应用已掌握的理论知识来加以解决的能力。　　《过程控制系统》是面向研究型大学本科的教材，因而更强调理论与实际的结合，注重培养学生分析问题和解决问题的能力，注重对前沿学科发展的理解和分析。

　　“过程控制系统”是一门与实际生产过程联系十分密切的课程。随着科学技术的飞速前进，过程控制也在日新月异地发展。面对当前全球的能源危机和环境污染问题，在电子技术和计算机网络等强大工具的支持下，它不仅在传统工业的运行和改建中起到了提高质量、节约原材料和能源、减少环境污染等不可替代的重要作用，而且正在成为新建的规模大、参数多、结构复杂的工业生产过程中不可或缺的组成部分，发挥着重要的作用。
　　“过程控制系统”是清华大学自动化专业几十年来为本科高年级学生开设的一门主干课。本书是在1993年出版的《过程控制》基础上重新编写成的，其中反映了作者及本专业同事们在过程控制领域中的新近科研成果。可以说，这本教材凝聚着我们几十年教学和科研的心血。
　　本书共分六篇。金以慧编写了本教材的大纲，确定了各个章节的详细范围和内容，还写了本书的绪论以及各篇的小结，最后审核了全书的内容。本书第一篇和第二篇是由王京春博士编写的，这是过程控制最基本的内容，也是当前在工业实践中得到最广泛应用的内容。第三篇先进控制系统共分五章，其中第8、9、12等三章由黄德先教授编写，第10、11章分别由熊智华博士、吕宁博士和陈嵘博士编写，本篇的内容讨论了当前过程控制发展的几个热点。第四篇由王京春博士编写，主要介绍了用于过程控制的计算机和计算机网络等重要工具。第五篇典型装置的控制系统有第16、17两章，分别由黄德先教授和熊智华博士以及吕宁博士编写，本篇详细剖析了精馏塔和发酵过程这两个典型的控制系统，可以作为第一到第四篇的应用实例。第六篇控制系统的设计与实现是由黄德先教授和陈嵘博士编写的，本篇涉及到过程系统的监控以及系统的设计和实现艺术，是以前此类教材中较少涉及但又十分重要的内容。
　　本书在写作上注意深入浅出，讲清基本概念，同时力求反映近年来过程控制的最新研究成果与发展，着重于启发和培养学生从实际中提炼出问题，应用已掌握的理论知识来加以解决的能力。通过课堂讨论、实验以及大习题等教学环节提供给学生以更多的思考和探索的空间。
　　由于内容较多，在讲授本课程时，可以按篇来组合，例如第三篇可以作为“先进控制”专题课单独讲授，第四篇可以单独构成“过程计算机控制系统”专题课，这要视前期课程的安排来选择、组合。
　　本书在编写过程中，一直得到清华大学自动化系过程控制工程研究所领导和同仁们的关心和支持，也得到本研究所创始人方崇智教授的支持和指导，在此表示诚挚的感谢。由于作者水平有限，缺点和不足之处在所难免，恳请读者批评指正。



　　　　　　　　　金以慧
　　　　　　　2010年8月于清华园

 　　黄德先，1982年获华东石油学院化工自动化及仪表专业学士学位，1988年获石油大学（北京）工业自动化专业硕士学位，2000年获清华大学控制理论与控制工程专业博士学位。现为清华大学自动化系研究员，博士生导师，过程控制工程研究所副所长；兼任中国自动化学会过程控制专业委员会副主任，中国化工学会信息技术专业委员会副主任、过程系统工程专业委员会委员，《Chinese-Journal of Chemical Engineering》、《化工自动化及仪表》、《计算机与应用化学》等期刊编委。主要科研方向为流程工业的建模、控制、仿真和优化等，承担和参与了国家863课题、国家攻关课题、国家自然科学基金及重点基金课题、国家973课题子课题、省部级课题和企业委托课题数十项，共授权或公开发明专利10项，出版专著一部，发表论文100多篇，被SCI收录20多篇，EI收录60多篇。获国家科技进步二等奖1次，省部级奖励9次，享受政府特殊津贴。　　王京春，1987年至1997年就读于清华大学自动化系，先后获得了学士、硕士和博士学位，其间干1996年3月至1997年3月在英国纽卡瑟尔大学化工系作访问学生一年。博士毕业后留校任教至今，现为清华大学自动化系副教授。主要研究方向为流程行业综合自动化技术所涉及的信号处理、过程建模和先进控制。先后参与和负责国家“九五”攻关项目、国家自然科学基金重点基金、863及企业委托项目10余项，涉及过程参数软测量、过程系统分析、控制系统设计、企业网络与实时数据库系统等方面。曾获中国石化总公司科技进步一等奖和北京市科技进步三等奖等奖励。近年来，作为主要组织者参与承办全国大学生智能车竞赛活动，获得参赛学生的好评。已经发表学术论文60余篇。中国自动化学会青年工作委员会委员，过程控制专业委员会委员。

绪论0.1 生产过程自动化的发展概况和趋势

 　　采用不同的积分公式意味着估计整个过渡过程优良程度时的侧重点不I司。例如ISE着重于抑制过渡过程中的大误差，而ITAE则着重惩罚过渡过程拖得过长。人们可以根据生产过程的要求，特别是结合经济效益的考虑加以选用。　　误差积分指标有一个缺点，它不能保证控制系统具有合适的衰减率，而后者则是人们首先关注的。特别是，一个等幅振荡过程是人们不能接受的，然而它的IE却等于零。如果用来评价过程的控制性能，显然极不合理。为此，通常的做法是首先保证衰减率的要求。在这个前提下，系统仍然可能有一些灵活的余地，这时再考虑使误差积分为最小。