基于滑?？刂频膒H中和過程的控制研究.pdf

1、pH中和過程廣泛存在于化工、發(fā)電、污水處理等重要領域中，因為其具有強非線性、時變性、大時滯等復雜過程的典型特點，在控制界和工程界都一直被認為是最具挑戰(zhàn)的難題之一。早在上世紀五十年代，就已經有大量文獻對pH中和過程建模問題和控制問題提出了討論。由于pH中和過程的模型比較復雜，且非線性控制器的設計存在一定困難性，對pH中和過程的研究并沒有被系統(tǒng)化，目前針對pH中和過程的控制方法有很多種，每種方法都各有其優(yōu)點，但也普遍存在如魯棒性差、實時性差

2、、算法復雜等缺陷，需要加以改進。因此，對pH中和過程的控制方法進行研究是具有理論價值和實際價值的。
　　本文在大量查閱了pH中和過程建模和控制的相關文獻后，首先對pH基本概念、中和反應機理及pH控制問題難點做了詳細介紹，并且給出了兩種典型的pH中和過程模型的推導步驟，本文對pH中和過程控制的討論是基于這兩個模型的。
　　其次，本文基于滑模變結構控制(SMC)原理，針對滑模變結構控制中存在信號抖振、滑模面設計依賴系統(tǒng)狀態(tài)的缺點

3、，提出使用回路傳遞函數恢復方法(LTR)來設計系統(tǒng)狀態(tài)觀測器，該方法設計的滑動觀測器對外部干擾以及系統(tǒng)攝動具有完全不變性，可以有效削弱滑模抖振以及對狀態(tài)的依賴，為之后對pH中和過程控制的研究奠定基礎。仿真結果證明所設計的控制器具有很好的快速性和魯棒性，系統(tǒng)很快穩(wěn)定。
　　再次，本文以一種典型的pH中和過程的降階線性模型為研究對象，設計了一種改進的滑模變結構控制系統(tǒng)。針對pH中和過程中存在的時滯問題，通過引入一個非奇異線性變換，消除

4、了系統(tǒng)的時滯;而針對滑模變結構方法中存在的兩個缺點，設計了兩個觀測器，一個用來消除滑?？刂茖ο到y(tǒng)狀態(tài)的依賴，另一個用來估計動態(tài)滑?？刂?DSMC)方法中難以估計的滑模變量，消除系統(tǒng)的抖振。并通過仿真說明了該控制方法的快速性及魯棒性。
　　最后，本文以一種典型的pH中和過程非線性模型為研究對象，設計出基于回路傳遞函數恢復方法和滑模變結構控制將相結合的控制，并對控制器進行了穩(wěn)定性分析。該方法首先對過程對象在平衡點附近進行線性化處理，解