Организация на книгата

В Глава 1 се представя общо въведение в регулирането на процеси. В Глава 2 се предлага кратко въведение в баланса на масата и енергията при преходни условия, докато Глави 21 и 22 представят необходимия основен математически фон в трансформацията на Лаплас и теорията на матриците.

Динамиката на процесите представлява предмет на Глави 3-9 и 14. Представянето започва с най-простите случаи (системи от първи ред) в Глава 3 и след това се обобщава. Представянето се извършва в времевото поле (включително системи с дискретно време) и паралелно в полето на трансформацията на Лаплас (включително честотата на отговор). В Глави 4 и 5 се представя динамиката на системи, произтичащи от свързването на системи от първи ред, както и системи, които са по природа втори ред.

Системи с по-висок ред се разглеждат в Глави 6-9 в пространството на състоянията (Глави 6 и 7) и в пространството на Лаплас (Глави 8 и 9). В тези глави се въвежда и анализира понятието за устойчивост (асимптотична устойчивост и устойчивост на вход/изход). Динамиката на системи с мъртво време се представя в Глава 14. Всички глави, свързани с динамиката, представляват основна част от бакалавърски курс по динамика и регулиране на процеси.

Останалата част от книгата се занимава с регулирането на процеси. Основната структура на регулиране с обратна връзка на изхода е обхваната в Глави 10-14. В Глава 10 се дава общо въведение и се определя структурата на класическите PID регулатори както в времевото поле, така и в полето на Лаплас. Анализът на затворени системи чрез функции на предаване е предмет на Глави 11 и 12. Глава 13 има същия предмет, но анализът е основан на времевото поле. Системите с мъртво време се представят в Глава 14. Отделяме отделна глава на мъртвото време поради уникалните математически методи, които изисква изучаването на съответните системи. Глави 10-14 представляват минималния материал, който трябва да се покрива в свързан бакалавърски курс относно предмета на регулирането.

Следващите глави се отнасят до предмети, които са по избор и е отговорност на преподавателя да избере тези, които са най-подходящи. По-конкретно, в Глава 15 се представя геометричният място на корените, докато в Глава 16 се представят методи за калибриране на класически регулатори с методи за оптимизация. Предметът на относителната устойчивост се представя в Глава 17 с акцент върху методите за калибриране на класически регулатори на базата на относителната устойчивост. В Глава 18 се изучават системи с множество входове и изходи, докато съвременни техники за синтез на регулатори на базата на математически модел се представят в Глава 19. Глава 20 се фокусира върху методи за напреднало регулиране на процеси: регулиране на съотношение, регулиране на масив и регулиране на предварителен отговор и комбинирано регулиране на предварителен отговор/обратна връзка. Напредналите методологии се представят първоначално по прост начин, след което се въвеждат съвременни методологии за синтез на регулатори на базата на математическия модел.

Трябва да се подчертае, че всяка глава завършва с секция, свързана със софтуерите MATLAB и Maple. Стремежът е да се въведе читателят в тези софтуери постепенно чрез прости примери, които са решени аналитично в съответната глава. MATLAB разполага с много мощни алгоритми за извършване на сложни числени операции, докато Maple се отличава с възможността за извършване на символични операции.

В таблицата, която следва, се предлага примерна структура за бакалавърски курс по динамика и регулиране на процеси. Тази структура е структурата, следвана в преподаването на курса в Университета Texas A&M в САЩ. Отразява личните избори на автора относно (i) покритие на методите за синтез на регулатори (методи за оптимизация и напреднали методи, основани на математическия модел) и (ii) разпределение на учебните часове (бавна презентация на основни концепции в началото и ускорение по-късно). Всеки преподавател трябва да се основава на собствените си критерии за избора на най-подходящата учебна материя, а също така и на нивото на бакалавърските студенти.