化學(xué)反應(yīng)中pH值的智能控制.pdf

1、pH值在工業(yè)過程控制中占有舉足輕重的地位，許多化學(xué)工業(yè)過程中都存在著pH值的測(cè)控問題。在這些過程中，把pH值控制在一定的范圍內(nèi)非常重要。但是由于pH過程的高度非線性，過程增益在中和點(diǎn)附近(pH值在6到8之間)非常高(往往達(dá)到100左右)，酸堿濃度的微小變化都能引起pH值強(qiáng)烈的變化，再加上pH過程的時(shí)變特性和對(duì)干擾非常敏感等原因，常規(guī)PID控制在大多數(shù)情況下無法勝任pH值控制的要求，所以此問題被公認(rèn)為最難控制的過程之一。引起學(xué)者的廣泛關(guān)注

2、。 本文首先查閱了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，著重了解了國內(nèi)外工作者對(duì)pH過程控制所做工作的進(jìn)展?fàn)顩r。 其次建立了pH過程的數(shù)學(xué)模型，針對(duì)中和反應(yīng)中pH值具有嚴(yán)重的非線性和滯后性這一難題，本文運(yùn)用了一種分層優(yōu)化的非線性預(yù)測(cè)控制，即借用大系統(tǒng)理論中遞階算法求解非線性最優(yōu)控制的思想，通過遞階算法把非線性優(yōu)化轉(zhuǎn)化為線性優(yōu)化與協(xié)調(diào)兩級(jí)計(jì)算，避免了直接求解非線性優(yōu)化的困難，減少了計(jì)算量，從而使得預(yù)測(cè)控制算法能夠滿足實(shí)時(shí)控制的要求。 在

3、實(shí)驗(yàn)室條件下，建立了一套pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)。上位機(jī)以VB6.0為編程環(huán)境，建立了控制界面和程序，下位機(jī)是C8051F020單片機(jī)，在IDE環(huán)境下用C語言編程，以中斷的方式自動(dòng)完成D/A、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集等工作，上、下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換是基于MSComm控件的串口通信而進(jìn)行的。另外利用MATLAB進(jìn)行仿真，優(yōu)化參數(shù)，提高了控制的精度和穩(wěn)定性，取得了滿意的控制效果。 本論文的主要研究成果是：成功地解決了pH過程控制中的關(guān)鍵技術(shù)問