PH控制概述

        几十年前，国内外工程控制界的专家、学者就己经对pH（PH仪表）值这个控制对象十分关注，这是因为其特性曲线具有严重的非线性。这是一种呈ƒ形状的静态特性曲线，中和点((pH值为7)附近的窄小区间斜率很大，以至于较小的控制作用(加酸或加碱)就会引起PH值的大幅度变化；同等的控制量在特性曲线的其他区间却只能获得很小的pH俏变化量，采用传统的PID控制算法往往得不到预期的控制效果。但当时PH自动控制主要用于化工过程，酸碱中和反应大多在一个反应器内进行，在搅拌机械作用下大大减少了纯滞后时间，控制算法要解决的仅仅是非线性问题，即使在当时的条件下也可以采取一些辅助手段来改善控制系统的动态品质，例如具有参数自调整功能的调节器和采用非线性补偿措施的专用控制器都可以取得较好的控制效果。                                                                                                                                                                               近年来，水处理技术和工程获得了突飞猛进的发展，酸碱中和成为水处理工程中的常用化工操作单元，pH自动控制也就随之提上了日程。水处理工艺过程中的酸碱中和反应往往是在容积很大的水池中进行的，而中和剂的投入点又比较集中，所以需要历经相当长的过程 (传递、扩散、反应历程)和时间检测元件才能感受到中和反应的最终结果。这段时间中的大部分属于纯滞后，对于传统的反馈控制系统而言，这段时间相当于“盲区”，在没有改善动态性能的情况下会发出错误的指挥信号，导致系统运行紊乱，大幅超调而难以收敛。原本就具有严重非线性的酸碱中和反应特性再加上水处理工艺特有的超长滞后，决定了pH自动控制系统的复杂性。建议从以下四方面寻求解决办法：①尽量缩短测量通道。把pH传感器安装于工艺反应的敏感点，使其在第一时间感知反应的结果。②借助机械力(搅拌机、管道式静态混合器)缩短药剂在水体中的扩散时间，即减少传递滞后。③控制器尽量不用积分作用，减少不稳定因素，尤其在只要求达到排放指标〔pH值为6~9)的情况下，只用比例作用即可。④在PID基础上增加辅助功能，以改善在大滞后影响下的动态品质，如滞后控制、区间智能控制、模糊控制、直觉智能控制、神经网络控制、多模型预测控制、自抗扰控制以及带有Hammerstein模型的非线性预测函数控制等新算法。