硝酸鈉制配過程中pH值的預測控制及仿真研究.pdf

1、pH值是溶液酸度的標度單位。在許多化工生產(chǎn)過程中，pH值的控制品質直接影響相應產(chǎn)品質量和產(chǎn)量，在工業(yè)過程控制中占有重要的地位。然而，pH中和過程是一類典型具有強非線性、時變、大滯后特點的復雜過程，針對這些特性很難建立精確的數(shù)學模型。用常規(guī)的控制方法，無法對反應的變化過程做快速的、精確的反應，很難對其進行有效控制。預測控制適用于不易建立精確模型且比較復雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，控制效果好、魯棒性強。本文基于預測控制理論對腈綸生產(chǎn)中還原劑NaNO3

2、的制配過程中pH值的控制問題進行深入研討。
　　首先，從pH中和過程的電化學反應機理出發(fā)，仔細分析了酸堿中和時離子的反應情況，根據(jù)電平衡方程式推導出了一種針對NaNO3制配實驗裝置的酸堿中和機理模型。根據(jù)機理模型利用MATLAB中的Simulink建立了仿真模型，并利用該模型分析了pH中和過程的非線性特點及擾動響應情況。
　　其次，分析了典型非線性模型——Hammerstein模型的結構特點，選取了最簡單且應用廣泛的以多項式

3、函數(shù)描述的模型靜態(tài)非線性環(huán)節(jié)的結構，接著運用系統(tǒng)辨識的理論首先對pH中和過程進行了離線的辨識，然后采用了具有遺忘因子的漸消記憶的遞推最小二乘的方法對pH中和過程進行在線自適應辨識去改變Hammerstein模型的動態(tài)線性環(huán)節(jié)參數(shù)。
　　最后利用合理參數(shù)，運用模型預測控制策略對被控對象進行實時控制仿真。并與傳統(tǒng)PID控制在控制效果上進行了比較。結果表明基于Hammerstein模型的預測控制器對于NaNO3制配實驗裝置的pH中和過程