本书作为国家一流课程"过程控制”的配套教材，是山东省"111 计划”自动化专业核心教材建设的重点项目，助力一流人才培养，适应新时代高等院校培养高水平应用型专业人才目标，在第 1 版的内容基础上进行迭代重构，形成第 2 版新形态教材范式。本书主要内容包括自动化及仪表、典型过程控制系统及其应用、智能控制技术与理论。其中，自动化及仪表部分包括过程自动化理论、建模理论、基础检测技术、智能检测技术，以及检测仪表、执行仪表、控制仪表等的基本工作原理；典型过程控制系统及其应用部分全面介绍了单回路控制系统、串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、分程控制系统、选择性控制系统、前馈控制系统；智能控制技术与理论部分主要包括时滞过程控制系统、智能控制系统、集散控制系统等。 本书具有鲜明的特色，一是坚持产教融合教育理念，理论联系实际，内容丰富，化工案例特色显著，实用性强；二是深化数智化教学改革，丰富教材数字化资源，打造新形态教材；三是践行课程思政，塑造知识体系的价值内蕴。 本书可作为自动化、智能制造工程、工业智能、测控技术与仪器、化学工艺与工程、制药工程等专业相关课程的教材，也可供相关专业的研究生及专业工程技术人员学习、参考。

肖中俊：工学博士，教授，硕士生导师，本科教学质量卓越奖获得者，。主要研究方向为流程工业自动化、过程控制系统与工程、机器人控制技术等，依托科教融汇、产教融合特色，先后主持国家级、省级课程改革项目与教研课题10余项，发表高水平教学科研论文40余篇，出版专著2部、编著4部，获得山东省教学成果一等奖2项。

目 录
第 1 章 过程控制系统的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.1 概述?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.2 过程控制技术的发展简况??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.3 过程自动化技术的知识内容??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.4 过程控制系统的特点与分类??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.5
1.4.1 过程控制系统的特点????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.5
1.4.2 过程控制系统的分类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.6
1.5 过程控制系统的基本组成及表示形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????.6
1.5.1 基本组成 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.7
1.5.2 过程控制系统框图表示方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.3 工艺管道及仪表流程图 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.6 过程控制系统的基本要义????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.12
1.7 过程控制系统的过渡过程与性能指标 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.7.1 稳定性描述???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.14
1.7.2 阶跃响应型单项性能指标???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.14
1.7.3 误差性能指标????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
本章小结-知识图谱??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.17
习题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
第 2 章 过程特性与建模???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.1 过程的特点及描述方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.2 过程的数学模型及其建立????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.2.1 过程的数学模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.2.2 过程建模的目的与基本原则????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.3 过程建模的方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.22
2.3 机理法建模???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
2.3.1 机理法建模的思路?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
2.3.2 数学模型的具体表达式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.24
2.3.3 一阶过程的数学模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.26
2.3.4 二阶过程的数学模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.28
过程测控系统与工程（第 2 版）
VI
2.3.5 具有纯滞后特性的过程的数学模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????.30
2.3.6 高阶过程的数学模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.31
2.4 测试法建模???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.32
2.4.1 测试法建模的思路?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.32
2.4.2 时域法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
2.5 基于最小二乘法的过程辨识????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.37
2.5.1 离散时间系统模型?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.37
2.5.2 最小二乘问题的提法与求解???????????????????