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浙江至美环境科技有限公司  一种基于无模型自适应 MFA技术的工业 pH在线控制器 一． 问题的提出：  PH 值的控制回路被应用于机械、 冶金、 化工、 轻工等广泛的工业控制领域， 但是，大部分 pH控制回路的效果不能令人满意，造成的结果是浪费化学药剂， 污染环境，难以保证产品质量，加快设备的腐蚀等。如果能够很好地解决 PH值 控制问题，必将给企业和社会带来巨大的效益。 浙江至美环境科技有限公司利用美国博软公司 MFA 控制技术（即无模型自 适应 Model­Free Adaptive 控制技术）专门开发了工业 pH在线控制器，很好地 解决了这一问题，取得良好的控制效果。 二．  PH 值控制的特点： 首先， 从 PH 的滴定曲线可以看出，P H过程是一个非常非线性的控制过程， 酸性区和碱性区都是非敏感区，反映很迟钝，而中性区却是敏感段，特性十分灵 敏，这就要求我们在不同的特性区域采用不 同的加药曲线。大部分  pH  回路采用开关式 的控制方式， 加药泵处于“砰－砰”的开关工作 状态下，或者采用 PID 调节，加药泵长时间 处于来回调整之中，总之整个过程经常处于振荡之中，这样就使酸碱药剂的用量 过多而会大大增加成本；同时在化工领域造成产品质量不稳定，由于品质不高不 能卖出高的价格；在冶金领域造成腐蚀设备，极大地缩短设备的使用寿命，许多 企业被迫停产修理或更换设备； 在环保领域还可能由于环境的污染而受到政府的 巨额罚款。 其次，PH  的整个化学反应过程，即从药剂加入到溶液开始反映到达到稳 1  浙江至美环境科技有限公司  定值有一个较长的滞后时间，并且这个滞后时间和时间常数随时会变化。同时， 工业生产过程中溶液的量和溶液的浓度随时会发生变化， 这就要求随时修正控制 器的各种参数，而在实际生产过程中是做不到的。 三．无模型自适应控制技术（Model­Free Adaptive）： 浙江至美环境科技有限公司采用的美国博软 （CyboSoft）公司 MFA 控制技 术，开发的工业 pH在线控制器，很好地解决了上述问题。  MFA 控制是自动控制领域中一种全新的理论和技术，它为解决工业过程中 的复杂回路控制问题提出了新颖而有效的理念和方法。MFA 控制技术是与 PID  和自整定 PID、模糊控制、神经网络、专家系统控制等流行方式是完全不同的。  MFA 通过前 N 个采样值来分析偏差的整个趋势。这就使控制器可以观察到过程 的动态特性。然而，MFA  并不试图通过这种观察来创建过程的固定模型，而是 利用神经网络，根据偏差的历史数据直接计算出下一步控制作用。  MFA 神经元网络的特点是它的动态特性。通过不断更新加权因子的值，在 每一个采样周期后，帮助控制器产生一个自适应控制信号，以达到消除设定值与 过程变量之间的偏差的控制目标。 与其它负反馈控制器 （自适应或非自适应）一样，MFA 根据设定值和过程变 量之间的偏差决定如何最好地控制过程。但与传统的过程控制器不同的是，MFA  通过前 N个采样值来分析偏差的整个趋势。这就使控制器可以观察到过程的动 态特性。 然而，MFA 并不试图通过这种观察来创建过程的固定模型，而是利用如图 1  所示的神经网络，根据偏差的历史数据直接计算出下一步控制作用。 2  浙江至美环境科技有限公司  图 1  人工智能专家会认为图 1是一个传统的、具有一系列滤波器（фˊs 和 ψ ˊs）和加权因子 （w ˊs 和