（检测技术与自动化装置专业论文）ph值控制方法研究及其控制器的设计.pdf

翥士兰：篓：薹术与自动化装置。签名，三鎏盟硕士生：郭红霞( 签名) 移 垒2 黧! 一 指导教师：王再英( 签名) 三。咝 摘要 p h 值控制过程广泛存在于石油、化工、制药、造纸、废水处理及给水处理中，在 工业生产中必须使p h 值严格控制在特定范围内，否则可能会造成产品质量下降，原料 浪费，生产不艉颓剩进行，经济效益下降，甚至造成环境污染，因此将p n 值控制在一 定的范围内有着非常重要的意义。 本文首先分析了p h 控制过程的机理模型和实际的控制要求，建立了静态模型和 动态模型，褥出了p n 值过程的j 线性特性盏线。然惹根据p 珏值过程的菲线性特点， 采用分段折线来近似萁非线性特性曲线，设计了分段式变增益p i d 控制算法以补偿p h 值过程的非线性。并应用m a t l a b 软件对p h 控制过程进行了仿真，与常规的p i d 控制 进行了仿真对比，结果表明，分段式变增益p i d 控制方法解决了p 8 值过程的非线性 问题，同时使系统的控制效果明显改善，上舞时阀、稳定时闻显著缩短，超调减小， 系统的抗干扰性能也得到提高，实现了p h 值过程的优化控制。最后，基于a t 8 9 s 5 1 单片机设计了p h 值控制器，完成了软硬件设计，实现了数据采集、数据处理、数据显 示、键盘控制等功能。 通过对所研制控制器的测试，验证了所设计的算法的可行性，为今后对p h 值控制 系统的改进提供了一种新的设计思路。 关键词：p h 值；过程控制；非线性；交增益；p i d 控制；单片机 研究类型g 应用研究 s u b j e c t：s t u d y i n go np hc o n t r o lm e t h o da n dd e s i g no f t h ec o n t r o l l e r s p e c i a l t y ：d e t e c t i o nt e c h n o l o g ya n da u t o m a t i c n a m e：g u oh o n g x i a i n s t r u c t o r ：w a n gz a i y i n g a j 8 i s t r a c t ( s i ( s i t h ep r o c e s so fp hc o n t r o li sa p p l i e di nm a n yi n d u s t r i e si n c l u d i n gp e t r o l e u m ，c h e m i c a l i n d u s t r y , m e d i c i n em a k i n g ，p a p e rm a k i n g ，w a s t ew a t e rt r e a t m e n ta n dw a t e rs u p p l y i ti sv e r y i m p o r t a n tt om a k et h ep hv a l u ei nac e r t a i nr a n g e ，o re l s ei tm a yd e b a s et h eq u a l i t y , w a s t et h e m a t e r i a l ，b l o c kt h ep r o d u c t i o na n db r i n gt h ep o l l u t i o n t h e r e f o r e ，p hc o n t r o li ss i g n i f i c a n t f i r s t l y , t h em e c h a n i s mm o d e lo f t h ep hc o n t r o la n dt h ea c t u a lc o n t r o la r ea n a l y z e d ，a n dt h e s t a t i cm o d e la n dt h ed y n a m i cm o d e la r ee s t a b l i s h e d o nt h eb a s i s ，t h ep hc h a r a c t e r i s t i cc u r v e i sg o t s e c o n d l y , a c c o r d i n gt on o n - l i n e a rc h a r a c t e r i s t i c so fp hv a l u e sp r o c e s s ，f o l dl i n e sa r e u s e dt os i r n u l a t en o n 1 i n e a rc u r v e s b a s e do na d v a n c e dp i dc o n t r o la l g o r i t h m ，ak i n do f v a r i a b l eg a i np i dc o n t r o la l g o r i t h mo fs e p a r a t e s e g m e n ti sd e s i g n e dt oc o m p e n s a t ef o rn o n - l i n e a rc h a r a c t e r i s t i c so fp hv a l u e sp r o c e s s 。p hv a l u e sc o n t r o lp r o c e s si ss i m u l a t e db yu s i n g m a t l a b a n dt h eg e n e r a lp i dc o n t r o la l g o r i t h mi sc o m p a r e d 研t hi t i ti st u r n e do u tt h a tt h e d e s i g n e dm e t h o dc a ns o l v et h en o n - l i n e a rp r o b l e mo fp hv a l u e sp r o c e s s ，a n dt h a tt h ec o n t r o l e f f e c ti ss a t i s f a c t o r y t h e r e f o r e ，o p t i m i z e dc o n t r o li sr e a l i z e d 。a tl a s t ，ac o n t r o l l e ro fp hv a l u e i sd e s i g n e db a s e do nt h em c uo fa t 8 9 s 51 s o f t w a r ea n dh a r d w a r ea r ed e s i g n e d ，a n dt h e c o n t r o l l e rr e a l i z e ss o m ef u n c t i o n ss u c ha sd a t ac o l l e c t i o n ，d a t ap r o c e s s i n g ，d a t ad i s p l a y , k e y b o a r ds c a n n i n ga n d s oo n 。 b yt e s t i n gt h ec o n t r o l l e r , t h ef e a s i b i l i t yi sv a l i d a t e d 。a n dt h ed e s i g n e da l g o r i t h mi sh e l p f i f l t op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fp hv a l u e sc o n t r o ls y s t e m k e yw o r d s ：p h v a l u e p r o c e s sc o n t r o l n o n l i n e a r v a r i a b l eg a i n p i dc o n t r o l s i n g l e - c h i pm i c r o c o m p u t e r t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 西妥玲技丈学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究掰做的矗何贡献均已在论文中傲了明确的说暖著表示了谢意。 学位论文作者签名： 8 ，o r 。罩 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的趣定，即：研究生在校攻读学位期 问论文工作的知识产权单位属于谣安科技大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据麾进行检索，可以采震影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为两安科技大学。 保密论文待解密厩适用本声鞠。 一躲彳 指导教师签名；芝僻多 嘞 溉ia 罩e t 1 绪论 王1 课题的选题背景和意义 1 绪论 在许多现代化工业中，如制药、发酵、造纸、电镀、废水处理及给水处理等过程 中，由于p h 值对溶液的物理、化学性质都有很大的影响，存在着p h 的测控问题。在 工韭生产中必须使p h 值严格控制在特定范星内，黉则可能会造成产品质量下降，原料 浪费，生产不能顺利进行，企业的竞争力下降，甚至造成环境污染，另外强酸强碱还 会腐蚀生产设备，降低设备寿命，并影响生产，甚至产生危险，敞p h 值的控制问题在 工业过程中占有举足轻重的地位。因此无论是对工业生产过程控制而言，还是对生态 环境的保护丽言，对p h 值进行有效控制具有重要的意义。 在现代化的工业生产过程中，比如在造纸厂产生的废水处理，要把p h 值控制在中 性值7 左右，才符合生产需要；在发酵过程中，微生物在一个最优的p h 值范围内生长 速率最快；提取重金属时要控制讲值，使金属的溶解性最小；在啤酒生产过程中麦汁 过滤和洗涤环节，要求洗槽水的p h 值控制在5 2 5 。作者在天然气化工厂现场调研中发 现，在废水处理的除盐水环节，要求进入除盐水箱补水的p h 值控制在7 5 8 0 之间， p h 值过高会腐蚀铜质管路，过低则会腐蚀铁质管路及设备。 因此，课题遥过查阕圜内外p h 值控割的研究现状及应用技术，针对以上所接述的 工业生产过程的p h 值的控制问题进行了研究和设计。 l 。2 课题研究的目的 p h 值的控制问题直是控制领域中的难题之一，因为酸碱反应过程是一个典型的 非线性过程。p h 值较低或较高时，p h 值变化非常缓慢；而在中性时，即p h 值在7 左 右时，加入试剂的微小变化都会引起p h 值的很大变化，即随着溶液p h 值的变化，p h 值耀对于加药量变化的增益也随之发生显著变诧，嚣线性特性非常明显。另外，实际 酸碱反应过程中还存在混合、测量等纯滞后环节，而且延迟时间一般很长，就更增加 了控制的难度。可见p h 值酸碱反应过程的控制系统是一个非线性系统，如何处理非线 性是解决这一问题的关键。 由于p h 值的非线性特性，用常规的线性控制方法| p l d 控制算法无法对反应的 变化过程做快速的、精确的反应，在控制过程中很容易引起振荡现象，很难对系统实 现最优控制。因此本课题通过分析p h 值过程的机理特性，结合改进的数字p i d 控制 算法，设计了一种分段式变增益p i d 控制算法，剩用m a t l a b 仿真技术对p h 僮控制 系统进行了仿真研究并与常规的p i d 控制算法进行了仿真对比，最后基于a t 8 9 s 5 1 单 西安科技大学硕士学位论文 片机搭建了硬件平台设计了p h 值控制器。 本课题的研究，对于p h 值的控制问题找到了条切实可行的解决方案，方法简单 易工程实现，具有一定的经济效益和社会效益。 1 3 国内外的研究动态及发展趋势 1 3 。1 国外研究概况 国外对p h 过程的研究较早，对p h 值控制的研究国外早在5 0 6 0 年代就已经开始 了，可见关于p h 值的检测与控制并非一个新课题，但要取得良好的控制效果却并非易 事。原因正如上所述的，酸碱反应时的p h 值变化通常是高度非线性的，这一严重的非 线性给p n 值的控制带来极大的困难。 s h i n s k e y 过程控制系统应用、设计和整定对p h 控制过程的基础知识进行 了详细的叙述【1 1 。1 9 7 3 年s h i n s k e yf g 用增益自适应的p i 控制器来解决中和点附近的 高增益这一难题并取得较为满意的结果，著给出了怎样设计一个实际的p h 控制系统的 方法圆。1 9 8 3 年g u s t a f s s o nt k 对p h 值中和过穰应用非线性囱适应的控制策略进行 了研究，将非线性控制器的设计加入缓冲液的p h 值中和过程，提出“输入输出修正线 性化”方法【3 】。为了估计缓冲液的变化，非线性自适应控制器具有参数间接估计与直接 德计的结构，遗憾的是设计方法和算法都覆复杂。另终，l i n 和y u 提出了增盏自整 定控制方案，实时估算反应物的浓度、缓冲剂浓度与电离常数等未知参数，弗用一步 超前控制律进行了控锘u t 4 1 。他们的控制策略能够获得良好的动态性能，并且对模型误差 具有鲁棒性，但是当中和曲线发生较大的变化时控制性能明显下降。a s t r o m 。k 。j 。和 w i t t e n m a r kb 。进行了强酸一强碱系统的自适应控制器的研究骖】。r p a p a 等人吃较了基子 模型的p h 控制器和无模型的p h 控制器的优劣，包括带有最小方差估计器的自适应控 制器、具有模糊控制器的自适应控制器及具有模糊开关的模糊p i 控制器，比较它们 的控制效果，指出具有模糊开关的模糊p l 控制器有缀好的控制性f 墓t 6 1 。基予多模型的 控制方法也是目前研究的主流之一，o m a rg a l a n 分析了基于多线性模型的多种自适应 机制，并与标准的p i 控制器和自调整p i 控制器相比较，得出多模型线性控制【7 1 。s u n g 和l e e 使用设定值变动的方法来辨识模型曲线以补偿p h 过程的非线性和时变特性1 3 l 。 关于p 珏值控翩的理论研究和实际应用方面，d u m o n t 在1 9 9 0 年提出基于拉盖尔的自适 应预测控制器，应用于工业漂白剂的提取。这种控制方法使用拉盖尔或标准正交基模 型，与预测控制使用的自回归滑动平均模型相比，需要比较少的信息，但是很难确定 拉盖尔模型的时间范围，同时也需要缀多可调参数采满足模型的准确度 9 1 。 还有很多学者研究非线性过程的辨识和建模，对p h 过程的辨识和建立模型有很大 的借鉴作用。对于p h 过程模型的研究成果最多的是芬兰w a l l e r 和g a u s t a f s s o n 的研 2 1 绪论 究小组，g u s t a f s s o nt 。k 。麸酸碱反应的动力学模型患发，对中和过程的p h 控制进行了 系统的探讨，利用反应不变量和电中和条件以及质量平衡方程的讨论，得出了一个通 用的控制模型i t 0 】。1 9 7 2 年m c a v o y 首先给出了p h 中和过程的动态数学模型，在该模 型中假定连续搅拌器q s t r ( c o n t i n u o u s l ys t i r r e dt a n kr e a c t o r ) 中物料完全混合且 处处等温，模型包括两部分：动态模型描述c s t r 中化学成分的浓度的动态变化，静 态非线性模型描述化学成分的化学平衡】。这模型得到了实验结果的验证，为p h 值控制问题的研究奠定了理论基础。w r i g h t 和k r a v a r i s 将基于反应物不变的p h 模型 继续简化为阶状态方程，并通过引入强酸等价物( s a e ) 的概念，将p h 过程的菲线 性控制问题转换为一个线性问题来控制，使过程的控制可以使用线性自适应控制1 1 2 j 。 1 3 2 国内研究概况 在匿内，近年来不少关子p h 值控制的理论研究和实际应用采用了先进控制方法。 1 9 9 8 年，商建东、陈康宁提出工业生产过程的新型智能p h 值模糊控制器。介绍了一 种基于知识库的智能p h 控制系统，并研究了其在农药生产中的应用，在控制中需要做 实验形成经验数据f n l 。杨翠容、庞全、张玉清研究了智能p h 值控制器，主要是p h 值的模糊算法与神经网络相结合的控制算法，对象仅用于给定的中和反应过程，并进 行了理论分析和数字仿真，但因其算法复杂，难予在实际工程中实现l l 钔。孙两、金以 惠在谷氨酸结晶主产过程中的p h 控制问题中提出双线性自适应p h 值控制，以双线性 幸笮力过程的机理模型，基本放本质上反映了该p 毯值中和过程d 5 。2 0 0 3 年，赵彦华、 麻红昭在废水中和处理中，采用变增益p i d 调节结合模糊前馈控制1 1 6 1 。王伟采用多模 型自适应控制来控制c s t r 中的p h 值i l 。 近年来囡内研制和开发p 差值测控装置也越来越多。到西前为止，国内大量应用于 工业现场的p h 值控制器，硬件实现大多数还基于可编程逻辑控制器( p l c ) 或单片 机，采用单回路控制器，辅助以前馈控制或串级控制，但是却存在结构复杂、稳定性 较差，控制精度较低等缺点。梁斌、杜道广等利用谣门子的s 7 - 3 0 0 型p l c 实现了p h 过程豹前馈控制【潮。1 9 9 4 年，卞平针对工韭废液中的p 冀值控制闻题，应用k m m 可 编程控制器组成非线性串级控制系统，即当入口流量发生变化时( 工业废液处理中的 主要干扰之一) ，流量变送器送出的信号到k m m 可编程控制器的副调节环，产生相 对应的输出信号来控制调节阀，主调节环是采用p i d 调节h 明。陈荣、丘达人在分柝锅 炉给水p | 值检测原理的基础上，采用8 0 3 1 单片机实现了常规控期浏。伍明华、毛家 鹏针对电镀过程中p h 值控制问题采用了8 0 3 9 单片机作为控制单元对其进行实现，p h 值控制范围在4 5 左右，属于专用的p h 值控制装置【2 。张舒根据抗菌生产的特点， 设计了基予a t m e l 的一种发酵过程控制器的研制刚。闰中蚰，李志明等人研究了一 种嵌入式单片机系统在微型p h 计中的应用1 2 引。 3 西安科技大学硕士学位论文 总之，p h 值控制在早期的发展中多采焉传统的p i d 控制算法，僵由予反应过程 中，在中性点附近的高增益使得传统的p i d 控制器的参数调整非常困难，因为控制器 只能采用很小的比例增益，否则系统不稳定；而比例增益过小，又使系统的动态特性 变坏。近年来，随着计算机与智能控制方法的不断发展，一些学者逐渐把这些智能方 法应用到p h 值的控制当中。总结现有各种控制方法， 下面将几种算法的控制策略进 行比较，见表1 1 。 表1 1 现有各种控制法 控制策略控巷l 特点控制缺点 p i d 控制 一 数学模型建立难，控制效果很难达 增益固定，控制算法简单，控制器调整方便 到理想状态 模糊控制鲁棒性好，不需要被控对象的数学模型控制动作欠细腻，稳态耩度欠佳 。 将有限个简单控制器或的控制规则集有机的结数学模型建立难，模型切换难以做 多模型控制 会成一种在大蒎溺内具京离舞棒性酶控裁系统 到平游切换 对预测模型要求不高、设计和调整简单直观、 现代控制 簧棒性好 其有缀强的适瘦复杂环境和多目标控制要求的 智能控制自学习能力，也具有以任意精度逼近任意非线 性的特性 设计方法和算法都很复杂 建立专家系统比较困难，过程繁琐 上述凡种控制策略备有优缺点。本课题在结合以上控制策略的基础上，考虑到易 于工程实现的原则，设计了一种分段式变增益p i d 控制方法。 1 3 3 p h 控制系统的发展趋势 传统的酸碱废水处理是由人工进行调节的工艺，经过人工分析，不断由人为地加 入调节剂，化验分析后，才能排掉废水。这样进行调节周期长，加酸或加碱的量不能 把握，焉曼占地面积大，髓耗高，置手工配药无法在密封的环境下进行，有别毒的化 学物质严重危害着操作者的身心健康。因此可以看出手动控制安全可靠性差，工作效 率低，很难满足实时控制系统的要求和符合合格排放标准。 所以采用p h 值自动控制系统取代人工调节系统是今后发展的必然趋势。从国内外 研究豹p h 值宣动控制系统中的控制策略来看，多数控制方法采耀单回路控翩器或简单 的p i d 算法，这很难适应今后工业生产过程的大型化和复杂化，无法满足生产控制的 4 1 绪论 安全、平稳、优质、高效等方面的要求。所以急需将现代控制理论技术、仪表技术、 电子技术等多种技术结合起来，研制成能适合各种化学过程与工业场合的高精密通用 的p h 值全自动控制系统。 随着数字计算机向小型、高速、大容量、低成本的迅速发展，使得各种性能的微 处理器不断推出，特别是适用于实时控制的工业计算机、单片机和可编稳控制器 ( p l c ) 在控制领域的应用，更加促进p h 值自动控制系统的发展。 1 4 本文完成的工作 本文作者在认真阅读大量的国内外文献的基础上，具体做了以下的工作： ( 1 ) 通过对p h 值控制的研究，分析其非线性及滞后性的产生原因，利用化学反 应的不变反应原理推导出通用的p h 值的静态模型和动态模型，通过m a t l a b 绘制出p h 值的特性曲线。 ( 2 ) 根据p h 值的非线性特性，采用分段折线来近似其非线性特性曲线，为了补 偿p h 值的非线性，设计了分段式变增益p i d 控制算法。结合改进的数字p i d 控制算 法，构造了分段式变增益p i d 控制器；最后运用m a t l a b 软件对醐值的单回路控制系 统进行仿真，并与常规的p i d 控制方法进行了仿真对比，分析了仿真结果和其对系统 性能的影响； ( 3 ) 控制器的硬件平台的设计，根据p h 的变化范围和要求的控制精度，以及所 采用的执行机构的参数和性麓，选用a t 8 9 s 5 1 单片机及其它外阑芯片的电路设计，主 要可以实现信号采集、数据处理、数据显示、键盘控制等功能。 ( 4 ) 控制器的软件设计，根据系统功能及操作过程，采用模块化程序设计方法， 用单冀机c 5 1 语言编制单片机的程序； ( 5 ) 对硬件电路进行硬件调试，逐一排除硬件故障；各程序模块进行了软件调 试；最后对p h 控制器进行了实验测试，主要从开环控制系统进行测试。 董。5 本章小结 本章主要阐述了论文的选题背景、研究意义以及目前p h 值过程的控制问题的研究 进展情况，并对国内外学者的研究概况和对适用于p h 值的控制方法进行了综述，最后 对论文所完成的具体工作了一个简要的介绍。 5 西安科技大学硕士学位论文 2 。1 p h 值简介 2 p h 值概述与过程建模 2 1 1 p h 值的概念 p h 值是溶液酸度标度麓单位，其概念是1 9 0 7 年丹麦科学家索论森提出的，测量溶 液p h 值实际上就是测量氢离子的浓度，其定义为氢离子浓度的负对数，如公式2 1 。 p h = - l o g h + 】 ( 2 。1 ) 根据_ p 瓣值，可以将溶液分为三类( 2 5 。c ) ： ( 1 ) 酸性溶液：0 p h ( 3 。i i ) 将( 露) 推导 以咖麓邵) ( 3 写成微分方程式为 1 7 西安科技大学硕士学位论文 删+ t 掣= 砟警 ( 3 1 3 ) 取采样时间为t ，将上式离散化为 噼m 巡警业= 砗易华 ( 3 经整理得 ( 炉南姒) + 髟击( 瞅) 叫h ) ) ( 3 1 5 ) 令掰= 亍i ，则南= 1 一口，显然0 a l 成立，则可得到不完全微分算法： 嘣炉竽( 1 训冲舯啡曲 ( 3 其中e ( 露) 是第k 次采样时的偏差值，群为比例增益，毛微分时间常数，t 为采 样周期。 由公式( 3 1 6 ) 可以看出不完全微分中酶勤( 砖多了一项搿勤( k - 1 ) ，磊原微分系数 由竺争降至茎乒( 1 一饼) ，微分输出在第一个采样周期内幅度减弱，在随后的周期内 辖括豹臻後嘉磕。谈个篮法星右努爨裰的彝割瞎棒右秉| 手豁翎奚绩酸稳常缮引r - 泛的应用。 ( 2 ) 带输出限幅的p i d 控制算法 壶于长期存在偏差或偏差较大时，p i d 控制器的输出由于积分作用的不陋累加蔼 加大，从而导致执行机构达到极限位置( 例如阀门开度达到最大) ，若控制器输出甜( 动 继续增大，阀门开度不可能再增大，此时就称计算机输出控制量超出了正常运行范围 丽进入了饱和区。如果执行机构已达到极限位置仍然不能消除偏差时，由于积分的作 用，控制量继续增大或减小，丽执行机构无相应的动作。当出现积分饱和时，势必使 超调量增加，系统就像失去控制一样，造成控制性能恶化。作为防止积分饱和的办法 之一，可以对控制量材( 霓) 限幅，同时停止积分作用。这种算法可以避免控制量长时间 停留在饱和区。 带输出限幅的p i d 控制算法描述为 f 0 “( 七) o 掰( 露) = 雒( 七) 0 u ( k ) ( 3 1 7 ) i 掰一 嚣( 竞) u w a x 1 8 3p h 值过程的控制方法研究 3 2 分段式变增益p i d 控制方法 把p h 值过程控制看作一个简单的单回路控制系统，它包含4 个环节：控制器、控 制阀、受控对象和p h 值测量变送器。一个典型p i - i 值控制系统如图3 3 所示。 图3 3 个典壅p 壬 值控制系统 其中r ( k ) 为参考输入信号，p i d 表示控制器，d 为干扰量，窖( 后) 为偏差信号，“( 七) 为控制量，p h ( k ) 为被控过程输出量。 由于p h 过程的菲线性特性，利用p i d 控制器的控制规律来对鳝l 僮进行控制时， 因p i d 控制中的比例作用是一种线性放大或缩小作用，比例增益过大，系统不稳定， 比例增益过小，系统的响应速度又太慢，使系统的动态特性变坏。 对于p h 值过程，其基本任务是实现最优的恒值调节，对设定值的良好跟踪。然而 由第二章推导得到昀p 麓过程特性蓝线可知，p h 过程具有严重的毒# 线性，当p h 值增 大时，由于过程增益变小，在已整定好的控制回路比例增益作用下，过渡过程将会出 现过阻尼；而在接近中性时，过程增益增大，系统可能出现振荡甚至出现不稳定。又 因系统常常傣有随枧干扰，丽p i d 控制中采用固定增益的调节器很难适应变化的p h 值控制系统。因此p i d 控制一般无法满足实际系统要求。在这种情况下，需要寻求一 种能解决实际系统的方法。因此基于以上存在的问题本课题提了一种有效的控制方 法一分段式变增益p i d 控制方法。 蝉过程的一个重要阀题就是过程的特性麓线往往表现出严薰的非线性，囊于p 珏 值的特性曲线的特殊形态，使p h 值在设定值附近变化极其灵敏，所以通常需要与之互 补的非线性调节器，e g s h i n s k e y 推荐采用的三区段非线性调节器对p h 值反应过程进 行控制，具有很好的效果1 1 1 。 本课题利用e g s h i n s k e y 的设计思想，将改进的数字p i d 控制算法与三区段非线 性调节器结合起来，