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基于强酸当量（SAE）的pH值控制的研究

作　者: 王梅
导　师: 石红瑞
学　校: 东华大学
专　业: 控制工程与控制理论
关键词: pH中和过程强酸当量内模控制自适应控制多模型
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 44次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 国内外研究概况  10-13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
第二章 pH过程建模及pH控制问题的描述  15-24
  2.1 pH工业过程模型  15-19
    2.1.1 静态模型  16-19
    2.1.2 动态模型  19
  2.2 pH控制问题的阐述  19-22
    2.2.1 强酸当量定义  20-21
    2.2.2 pH控制问题的重新构建  21-22
  2.3 等价-阶模型的建立  22-24
第三章多模型理论的研究  24-35
  3.1 多模型控制的发展  24-26
  3.2 多模型自适应控制的基本原理  26-27
  3.3 多模型自适应控制中模型集的建立  27-29
  3.4 多模型自适应控制的分类  29-33
    3.4.1 交互式多模型方法  29-30
    3.4.2 加权式多模型方法  30-31
    3.4.3 切换式多模型方法  31-33
  3.5 非线性系统的多模型自适应控制  33
  3.6 研究前景与展望  33-35
第四章多模型切换 pH过程自适应控制的研究  35-46
  4.1 多模型pH控制结构  35
  4.2 模型的确定  35-37
  4.3 切换方案的选取  37-38
  4.4 控制算法的实现  38-40
  4.5 仿真实例  40-42
    4.5.1 多个固定模型pH自适应控制方案  40-41
    4.5.2 固定模型+自适应模型的pH控制方案  41-42
  4.6 小结  42-46
第五章 pH过程自适应内模控制的研究  46-60
  5.1 内模控制方法  46-50
    5.1.1 内模控制原理  46-49
    5.1.2 内模控制器的实现  49-50
  5.2 pH过程自适应内模控制方案  50-54
  5.3 仿真实例  54-59
  5.4 小结  59-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66-67

基于强酸当量（SAE）的pH值控制的研究

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