(完整word版)废液中和控制系统设计(word文档良心出品).doc

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废液中和控制系统设计
摘要
pH过程在工业生产中非常普遍，大量化工过程都需要对其化学反应过程中的pH值进行控制。其广泛存在于化工、生物工艺、污水处理、发电等工业中，对这一过程进行良好的控制有着十分重要的意义。
由于pH过程的高度非线性和滞后性，一直是控制界的难点。pH值的控制在污水处理过程中并非易事。本文针对这一问题进行了研究分析，对pH值中和过程的机理模型做了简单描述。介绍了酸碱中和过程pH值的变化特性，并介绍了几种控制方法，包括常规的PID控制、补偿控制，以及比较先进的智能控制方法。本文主要分析了pH值曲线的非线性特点，并介绍了近年来应用于pH过程控制的非线性控制理论和方法，然后根据pH值控制的特点重点介绍了对pH过程使用非线性PID控制设计。这种设计能较好的处理pH过程的非线性。

关键词pH的中和，非线性控制，PID控制

目录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc460663500"1绪论 PAGEREF_Toc460663500\h1
HYPERLINK\l"_Toc460663501"1.1课题背景和研究意义 PAGEREF_Toc460663501\h1
HYPERLINK\l"_Toc460663502"1.2PH中和过程控制方法 PAGEREF_Toc460663502\h1
HYPERLINK\l"_Toc460663503"1.2.1常规线性PID控制方法 PAGEREF_Toc460663503\h1
HYPERLINK\l"_Toc460663504"1.2.2过程增益的非线性补偿控制 PAGEREF_Toc460663504\h2
HYPERLINK\l"_Toc460663505"1.2.3智能控制方法 PAGEREF_Toc460663505\h3
HYPERLINK\l"_Toc460663506"2PID控制器参数的自整定方法 PAGEREF_Toc460663506\h4
HYPERLINK\l"_Toc460663507"3PID控制器的设计及仿真 PAGEREF_Toc460663507\h4
HYPERLINK\l"_Toc460663508"3.1pH中和过程的动态模型 PAGEREF_Toc460663508\h4
HYPERLINK\l"_Toc460663509"3.2PID控制器的设计 PAGEREF_Toc460663509\h5
HYPERLINK\l"_Toc460663510"3.2.1pH过程控制系统设计 PAGEREF_Toc460663510\h5
HYPERLINK\l"_Toc460663511"3.2.2引入非线性变换的线性化PID控制 PAGEREF_Toc460663511\h6
HYPERLINK\l"_Toc460663512"总结 PAGEREF_Toc460663512\h10
HYPERLINK\l"_Toc460663513"致谢 PAGEREF_Toc460663513\h11
HYPERLINK\l"_Toc460663514"参考文献 PAGEREF_Toc460663514\h12


1绪论
1.1课题背景和研究意义
水是人类生存的必要条件之一，也是现代化生产中必不可少的要素之一。水质的好坏直接影响人类的生存和现代化生产的顺利进行。pH值作为表征水的酸碱特性的指标，是评价水质是否合格的重要标准之一。pH值是水中[H']离子浓度的负对数，pH=7，表示水是中性的，PH>7，水是碱性的，pH<7，水是酸性的。
现代化生产往往产生大量的工业废水，其pH值一般偏低或偏高，水呈现酸性或碱性，直接排放会对地球的生态环境及人类及动植物的生存造成直接威胁，因此必须对其进行处理，使水表现为中性，达到排放指标才可以排放。
1.2PH中和过程控制方法
1.2.1常规线性PID控制方法
比例积分微分控制的简称是PID控制。PID控制是在工业过程中历史最久、生命力最强、应用最广的基本控制算法。
比例(P)控制：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
积分(I)控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”[1]。积分项对误差取决于时间的积分