【《污水处理中和过程PH值的PID控制案例分析》2500字】

[37]。首先，原理上是比较简单，工程上的搭建非常方便。其次，PID参数整定简单，实际操作人员很容易学习掌握。再次，对外界变化不太敏感，现场工作环境恶劣的情况下也能够保持很好控制品质。正是出于拥有这几个显著特点，在那些对响应快速性以及控制精度要求不高的工业控制回路中，采用这种控制算法，可以使系统保持较高的稳定性，从这点出发，PID控制的性价比非常高。1.4pH中和过程的PID控制通过对上述PID控制的原理分析，对实际的污水处理系统中的pH中和过程进行PID控制。由pH中和过程控制流程可知，一般情况下，连续反应釜CSTR中的溶液是需要保持pH为7的，当进水量流入反应釜中，使得pH发生变化的时候，就需要根据不同的变化对其加入响应的中和液。无非就是两种情况，当pH值偏高是需要打开加酸投料阀，当pH值偏低时需要打开加碱投料阀。pH值的PID控制，只是针对中和过程中pH这一单独被控模型为研究对象的。利用MATLAB仿真软件搭建的系统结构仿真框图如图1.2所示。图1.2PID控制仿真结构1.5PID控制仿真与结果分析将PID控制器作用在被控对象，只需要采用简单的整定方法来设置控制器的三个参数变量kp、Ti、Td。根据各个参数对被控对象的作用不同，采用人工试凑整定的方式给三个参数变量赋予不同的值，来观察PID控制器对被控对象的控制效果，响应曲线如图1.3所示。图1.3PID控制仿真响应曲线根据三个不同变量的调节作用不同，依次选取kp、Ti、Td为2.4、0.08、0.06时，得到的较好的仿真响应曲线。由图可知，经过约250s的时间把pH值稳定在设定值，实现对设定值的稳定跟踪。实际的工程项目上，污水处理环境复杂多变，抑制干扰的能力是衡量控制器优劣的一个重要因素。因此，给被控对象持续施加一个幅值为1的扰动信号来观察系统的抗干扰能力曲线如图1.4所示。图1.4在t=600s时给一个幅值为1的扰动信号在t=600s时，给控制对象持续施加一个幅值为1的阶跃扰动信号，用PID控制器来抑制这个干扰，得到抑制干扰响应曲线，通过曲线可以看出，最终能够稳定恢复到设置值。从以上的仿真结果来看，当采用PID控制器控制pH时，系统的响应动作相对较快，最终能够实现稳定跟踪并保持在pH=7的设定值，说明静态稳定性还是很好的，这是PID控制器本身的优势。但是，缺点也很明显。虽然最终可以达到稳定性要求，但是调整时间比较长，需要250秒以上才能达到稳定值。在仿真的早期，出现了严重的超调和较大的振荡现象。施加在被控对象上的扰动信号可以抑制扰动，并在一定时间后将被控对象恢复到稳定值，但恢复过程耗时较长，存在一定的振荡，说明PID控制器在pH中和过程控制上还存在一定的不足。而且建立的数学模型也是在理想条件下。结果表明，PID对模型不准确，响应过程具有非线性、时滞，不确定复杂系统的控制品质不是最优的。PID控制器之所以能广泛应用于各种领域，很大程度上得益于其结构简单，易于工程技术人员操作，特别适合应用于模型精确的控制系统，尤其是控制性能不太高的场合。pH中和过程是一个非常复杂的化学反应过程，具有非线性、时变、和滞后的特点。在pH中和过程中，存在着对溶液混合的、反馈环节的检测，在一定程度上带来了信息滞后的影响，会导致控制量不能及时作用于被控对象。即使控制信息能够及时到达调节器，操作机构本身的动作也会有一定的延迟。这样的反应过程很容易导致过冲和调整时间过长。此外，