PH控制概述

        幾十年前，國內外工程控制界的專家、學者就己經對pH（PH儀表）值這個控制對象十分關注，這是因為其特性曲線具有嚴重的非線性。這是一種呈ƒ形狀的靜態特性曲線，中和點((pH值為7)附近的窄小區間斜率很大，以至于較小的控制作用(加酸或加堿)就會引起PH值的大幅度變化；同等的控制量在特性曲線的其他區間卻只能獲得很小的pH俏變化量，采用傳統的PID控制算法往往得不到預期的控制效果。但當時PH自動控制主要用于化工過程，酸堿中和反應大多在一個反應器內進行，在攪拌機械作用下大大減少了純滯后時間，控制算法要解決的僅僅是非線性問題，即使在當時的條件下也可以采取一些輔助手段來改善控制系統的動態品質，例如具有參數自調整功能的調節器和采用非線性補償措施的專用控制器都可以取得較好的控制效果。                                                                                                                                                                               近年來，水處理技術和工程獲得了突飛猛進的發展，酸堿中和成為水處理工程中的常用化工操作單元，pH自動控制也就隨之提上了日程。水處理工藝過程中的酸堿中和反應往往是在容積很大的水池中進行的，而中和劑的投入點又比較集中，所以需要歷經相當長的過程 (傳遞、擴散、反應歷程)和時間檢測元件才能感受到中和反應的最終結果。這段時間中的大部分屬于純滯后，對于傳統的反饋控制系統而言，這段時間相當于“盲區”，在沒有改善動態性能的情況下會發出錯誤的指揮信號，導致系統運行紊亂，大幅超調而難以收斂。原本就具有嚴重非線性的酸堿中和反應特性再加上水處理工藝特有的超長滯后，決定了pH自動控制系統的復雜性。建議從以下四方面尋求解決辦法：①盡量縮短測量通道。把pH傳感器安裝于工藝反應的敏感點，使其在第一時間感知反應的結果。②借助機械力(攪拌機、管道式靜態混合器)縮短藥劑在水體中的擴散時間，即減少傳遞滯后。③控制器盡量不用積分作用，減少不穩定因素，尤其在只要求達到排放指標〔pH值為6~9)的情況下，只用比例作用即可。④在PID基礎上增加輔助功能，以改善在大滯后影響下的動態品質，如滯后控制、區間智能控制、模糊控制、直覺智能控制、神經網絡控制、多模型預測控制、自抗擾控制以及帶有Hammerstein模型的非線性預測函數控制等新算法。