专家智能pH测控仪及其应用.doc

《专家智能pH测控仪及其应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、专家智能pH测控仪及其应用摘要：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,anintelligentpHcontroll

2、erisdevelopedinthispaperonthebasisoftheexpertsystemtheory.Themaincharacteristicsofthecontrolleristhatitcanself-organizethedifferentcontrolstrategyaccordingtothedifferentworkingconditionofthepHprocesssoastoyieldthebestprocessresult.Thecontrollermainlyconsistsofainferenc

3、emachineryandaknowledgelibrarywhichcontainsseveralsub-knowledgelibrariessuchaschemicallibrary,systeminformationlibrary,controlmodellibrary,controlparameterlibrary,troubletreatmentlibraryandsoon.Theworkingprincipleofthecontrollerispresentedandablockdiagramofthecontrolle

4、rsstructureisalsogiveninthepaper.Asanexampleofapplication,thepapershowsatlasthowanicotinedissociationprocess,whichrequiresratherprecisecontrolwithnon-overshotoftemperatureandpHvalueunderseriousnon-linearityandtime-delaycharacteristics,iswellcontrolledbythecontrollerpr

5、esentedinthispaper.　　KEYWORDS：Neutralization,pHvalue,Expertsystem,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

6、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4　　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

7、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值而非浓度，还需转换。设N

8、1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