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自动化工程训练报告 一、设计题目 基于matlab 的PH 值过程控制系统综合实验应用开发与仿真，有针对性的进 行方案确定和设计。 选题2： 传递函数 1）酸碱控制系统采用相同的阀门等控制元器件，其传递函数为 2）PH 计检测传递函数为G(s)=3e-2s 二、基本原理 pH控制系统子工业，尤其是化工等行业，应用非常广泛。利用pH控制可以实 现化工过程的正常生产过程、造纸厂等化工厂废液达标排放等。 1. pH 的特点 PH控制系统的主要方式有：有一种碱 （或酸）滴定另一种物质使pH值保持 在某一值上；对两种分别呈酸性和碱性物质的流量进行控制使pH值保持在某一 值上；控制两种物质使混合溶液保持在一定的pH值上。 PH控制和其他控制参数的不同主要有以下两点：  PH滴定曲线的高度非线性；  滴定过程的测量纯滞后特性。 图01为典型的酸碱滴定特性曲线。 图01 典型的酸碱滴定特性曲线 从图01知，溶液的pH值随中和流量非线性变化。显然在控制系统中将pH值的 变化转化为中和反应。酸碱的控制流量变化，是根据滴定特性曲线进行的。 将滴定特性曲线转化为酸碱流量变化规律的方法  利用非线性阀补偿过程的非线性；  采用三段式滴定调节器，用三条相接的线性段代替非线性滴定曲线；  采用滴定曲线的非线性调节器精确描述滴定曲线。 随着技术的进步，利用非线性阀补偿滴定曲线 非线 性用的越来越少；而基于计算机功能元器件或 计算 机的第二种方法和第三种方法应用越来越多。 对滞后的补偿常采用以下三种方法：  微分Smith 补偿方法，由于该方法本身适 应能 力较差，较少使用；  改进的Smith 补偿方法；  自适应方法，应用较多的是增益自适应的Smith 法。 为了提高控制系统的误差跟踪能力，pH 控制系统经常采用的控制策略是PI 或 PID，不能采用P 调节。 2. 三段式非线性调节器和采用滴定曲线的非线性调节器 （1） 三段式非线性调节器 实际中，酸碱中和后通过pH 计测得pH 值的大小，控制系统当前pH 值大小 折算成溶液中酸碱量的多少，并调节系统酸碱流量的大小实现要求的pH 值。可 见，在控制中滴定曲线用了来将pH 值的变化转化为酸碱量的变化。所谓非线性 调节器即是用三段相接的直线构成的折线近似滴定曲线，如图02 （a）所示。图 02 （b）为图02 的滴定曲线转换为完全中和时的三段式线性调节器。 （2）采用滴定曲线的非线性调节器 采用滴定曲线的非线性调节器，即将滴定曲线说描述的函数关系利用现代的 非线性函数器或计算机精确描述出来，尤其是计算机可利用查表或程序等手段叫 精确地描述。 3. PH滴定曲线的跟一般情况 实际的酸 碱 中和 既 同酸碱流 量 有 关 有 和浓度等 有关，一 般 情况下酸 或 碱 的 滴 定特性不 同，如图 03 所示。该滴 定 曲线 经 常应用在 化 工 厂 的废液处理中。针对废液的酸碱程度及浓度的变化，控制NaOH和H 2SO4 实现对