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文檔簡介
1、pH值對溶液的物理、化學性質都有很大影響,在污水處理過程中,大都要對水的pH值進行檢測與控制,其控制質量的好壞直接影響污水處理的合格程度,因此在污水處理過程中占有舉足輕重的地位。然而pH中和反應是一種典型的復雜過程,不但存在嚴重的非線性,而且受化學成分、溫度變化,以及工作地點變化的影響,實際上構成一高維多變量的復雜反應過程。采用常規(guī)的控制技術如PID控制對pH值進行精密控制難以取得理想效果,故成為工業(yè)自動化中較薄弱的環(huán)節(jié)之一,假如采用了
2、自動化水平很高的控制系統(tǒng)和先進的控制技術,將直接影響到水處理效率和質量的高低,所產(chǎn)生的經(jīng)濟與社會效益是十分可觀的。因此,該課題的研究具有較高的理論與應用價值。同時pH過程控制已廣泛應用于化工、輕工以及其他環(huán)境保護領域,因此也具有一定的推廣價值。 本論文以山東某紙廠實際的污水處理系統(tǒng)為背景,就造紙污水處理過程中污水pH值的控制算法和自動化控制系統(tǒng)展開理論和應用技術研究,主要工作和創(chuàng)新點包括以下四個方面: 1)污水pH值
3、PID串級控制。詳細分析pH值調節(jié)工藝,根據(jù)現(xiàn)場工藝實際情況,對調制池酸堿液的投加進行流量PID控制,但是酸堿液的濃度會對調制池出口的pH值產(chǎn)生較大影響,針對這個問題,文章提出了以該pH值PID控制回路為主環(huán),以酸堿液的流量PID控制回路為副環(huán)的串級控制回路,通過對該回路的特點以及性能的分析,得出它能有效的抑制濃度二次干擾的影響以及大部分地克服了pH值調節(jié)過程的容積滯后和純延遲。 2)污水pH值PID專家切換控制。經(jīng)過進一步分
4、析發(fā)現(xiàn),在pH值控制過程中,入水pH值的波動、酸堿液流量的波動、以及由于工藝、設備、操作工況改變、設定改變而帶來的波動等都將作為一次干擾對系統(tǒng)產(chǎn)生極大影響。而且污水處理pH值控制難于建立精確的數(shù)學模型,對它的調節(jié)很多是基于現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗,整個pH值控制回路的有效運作是建立在與溫度、流量等多個回路之間相互作用、相互協(xié)調的基礎之上。針對以上問題,文章提出了專家控制系統(tǒng)結合串級控制回路的新思路。在pH值最佳范圍內采用串級控制回路,一旦pH
5、值超出這個范圍,便采用專家控制系統(tǒng)進行快速調節(jié)。專家控制器著重消除串級控制回路一次干擾的影響以及處理一些意外情況,其根本目的就是要讓控制回路盡可能擺脫這些因素對控制品質的影響,使控制效果得以優(yōu)化。 3)數(shù)學模型的建立及仿真分析。建立該pH值調節(jié)過程的數(shù)學模型,并在MATLAB下進行仿真。將pH值調節(jié)系統(tǒng)在PID控制回路,基于PID的串級控制回路,專家控制系統(tǒng)結合基于PID的串級控制回路下的仿真曲線進行對比,其結果充分證明了專家
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