专家智能ph测控仪及其应用的论文

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1、专家智能pH测控仪及其应用的论文摘要：针对酸碱中和的严重非线性和ph响应的大时滞特性，研究开发了基于专家系统的智能ph测控仪，用于化工与环保废水处理等过程中，取得良好效果。关键词：中和反应ph值专家系统智能控制仪器仪表theexpertintelligentphcontrolleranditsapplication　　abstract：inconsiderationofthehighnon-linearityandtime-delaycharacteristicsofthephprocess,anintelligentphcontrollerisdevelopedinthispapero

2、nthebasisoftheexpertsystemtheory.themaincharacteristicsofthecontrolleristhatitcanself-organizethedifferentcontrolstrategyaccordingtothedifferentainlyconsistsofainferencemachineryandaknoicallibrary,systeminformationlibrary,controlmodellibrary,controlparameterlibrary,troubletreatmentlibraryandsoon.

3、theofthecontrollersstructureisalsogiveninthepaper.asanexampleofapplication,thepapershoperatureandphvalueunderseriousnon-linearityandtime-delaycharacteristics,is,intelligentcontrol,instrument.1　引　　言　　酸碱中和是各类化工过程普遍存在的化学反应。.反应中，ph值的变化通常呈严重非线性和时滞特性；加上不同生产工艺过程对ph值的要求各不相同，要取得理想控制比较困难。传统采用的由单元组合仪表构成的ph

4、值控制系统，其设计复杂、成本高且通用性差。国外于90年代开始研究用专家系统实现ph控制，已取得较好效果〔1～3〕。本文于1993年研制了基于专家系统的智能ph测控仪，在化工、环保等行业中初步推广应用，并取得良好效果。2控制原理　　2.1　酸碱中和特性　　图1显示了几种酸碱中和特性曲线。图中不难看到，曲线两端的变化缓慢，即随酸(或碱)的加入其ph值变化很小；而在中和点附近灵敏度很高，这时少量酸(或碱)的加入都会使ph值显著变化。此外，这些反应通常在一些大容器里进行，从中和剂加入到溶液ph值的变化要经过较长时间；如果因检测不到ph值的变化而一味增加中和剂，很容易造成ph值超调。以上两点，使传

5、统的ph控制系统很难取得理想效果。　　2.2　专家智能控制　　专家智能控制的基本特点是根据系统运行的不同工况与特点，分别采取不同的控制模式，以获取最佳的控制效果〔4，5〕。对于酸碱中和过程，由图1所示曲线，可分成三种情况如下。　　其一是ph值变化较平缓的阶段，如图1(a)中的ab段。该阶段需加入较多中和剂才能使ph值上升(或下降)，因而应根据化学反应规律计算中和剂的需要量并一次性投入，使ph值迅速接近目标值。设n1、n2分别表示中和剂与被中和溶液的浓度，l1、l2分别表示两者体积，则由当量定律不难求得　　　　　　　　　l1=l2．n2/n1图1　酸碱中和特性然而实际检测到的是两者的ph值

6、而非浓度，还需转换。设n1为碱性，n2为酸性，ph1、ph2分别为它们的ph值，则由酸碱定义得　　　　　　　　　n1=〔oh-〕=10-(14-ph1)　　　　　　　　　n2=〔h+〕=10-ph2　　第二阶段取ph值变化较快的阶段，如图中的bc段。这时采用如下限速比例控制模式　　　　　　　　　式中　kv、kc、kp、kd分别表示溶液体积大小、搅拌作用强弱、ph变化斜率大小、中和剂单位时间的流量系数；δph为ph检测值与目标值之差；a为限速因子。采取限速的目的是避免因ph变化的时滞而造成中和剂的过量加入。　　第三阶段如图中的cd段，该段ph值随中和剂的加入而迅速变化。另一方面，ph电极在

7、ph值变化越小时其响应时间越长，因而尤需谨慎控制。为此采用间隙控制模式，即每添加一次中和剂后，等待一段时间再进行下一次检测控制。间隔时间t的长短，同样与溶液多少、搅拌作用强弱等因素有关，即　　　　　　　　　　　除上述因素外，控制模式还与生产工艺对ph值的控制要求有关。有些化工过程(如烟碱提炼和工业废水处理)要求ph值达到某一目标值即可。有些过程(如肥皂生产中的皂化过程)则要求ph值按某一时间规律变化。还有一些过程(如炸药生产)甚至要