硝酸鈉制配過程中pH值的預(yù)測控制及仿真研究.pdf

1、pH值是溶液酸度的標(biāo)度單位。在許多化工生產(chǎn)過程中，pH值的控制品質(zhì)直接影響相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，在工業(yè)過程控制中占有重要的地位。然而，pH中和過程是一類典型具有強非線性、時變、大滯后特點的復(fù)雜過程，針對這些特性很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。用常規(guī)的控制方法，無法對反應(yīng)的變化過程做快速的、精確的反應(yīng)，很難對其進行有效控制。預(yù)測控制適用于不易建立精確模型且比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，控制效果好、魯棒性強。本文基于預(yù)測控制理論對腈綸生產(chǎn)中還原劑NaNO3

2、的制配過程中pH值的控制問題進行深入研討。
　　首先，從pH中和過程的電化學(xué)反應(yīng)機理出發(fā)，仔細分析了酸堿中和時離子的反應(yīng)情況，根據(jù)電平衡方程式推導(dǎo)出了一種針對NaNO3制配實驗裝置的酸堿中和機理模型。根據(jù)機理模型利用MATLAB中的Simulink建立了仿真模型，并利用該模型分析了pH中和過程的非線性特點及擾動響應(yīng)情況。
　　其次，分析了典型非線性模型——Hammerstein模型的結(jié)構(gòu)特點，選取了最簡單且應(yīng)用廣泛的以多項式

3、函數(shù)描述的模型靜態(tài)非線性環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)，接著運用系統(tǒng)辨識的理論首先對pH中和過程進行了離線的辨識，然后采用了具有遺忘因子的漸消記憶的遞推最小二乘的方法對pH中和過程進行在線自適應(yīng)辨識去改變Hammerstein模型的動態(tài)線性環(huán)節(jié)參數(shù)。
　　最后利用合理參數(shù)，運用模型預(yù)測控制策略對被控對象進行實時控制仿真。并與傳統(tǒng)PID控制在控制效果上進行了比較。結(jié)果表明基于Hammerstein模型的預(yù)測控制器對于NaNO3制配實驗裝置的pH中和過程