基于强酸当量（SAE）的pH值控制的研究

【摘要】：pH值在工业过程控制中占有举足轻重的地位,许多化学工业过程中都存在着pH值的测控问题。在这些过程中,将pH值控制在一定的范围内是非常重要的。但是由于pH过程的高度非线性,过程增益在中和点附近(pH为6至8之间)极高(往往达到100左右),酸—碱浓度的微小变化都能引起pH值强烈的变化,再加上pH过程时变特性和对干扰非常敏感等原因,常规的PID控制在多数情况下无法胜任pH值控制的要求,所以此问题被公认为最难控制的过程之一,引起了学者广泛的关注。 近几十年来,有很多先进的方法应用于pH值控制,也有一些方法是基于对pH值模型的研究。针对pH中和反应过程严重非线性的特点,本文引入了强酸当量(Strong Acid Equivalent)的概念,将控制变量由pH值转换为强酸当量,使得控制变量与状态成线性关系,状态方程从严重的非线性转换为具有轻微的非线性。由于pH机理模型可以分为动态模型和静态模型,本文首先对动态模型和静态模型进行严格的数学推导,并结合强酸当量的概念,提出两种不同的控制方案,分别对连续搅拌釜中的pH值进行控制。 本文提出的第一种方案为多模型自适应控制方案,第二种方案为自适应内模控制方案。