本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)模PID的污水處理pH值控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

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【摘要】：污水處理是緩解水資源緊缺和推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段,pH中和反應(yīng)作為污水處理的重要環(huán)節(jié),其控制效果的好壞直接影響污水處理的最終效果。由于污水處理中和反應(yīng)過程具有非線性、大時(shí)滯、強(qiáng)耦合的特點(diǎn),實(shí)際生產(chǎn)過程中工況復(fù)雜,控制效果易受到反應(yīng)物組分、溫度等因素的干擾,使得pH值控制具有就很大的難度。因此,開展此項(xiàng)課題具有重要的理論意義和工程價(jià)值。本文以中和反應(yīng)過程為對(duì)象,通過對(duì)反應(yīng)過程機(jī)理的研究,闡述了污水處理生產(chǎn)過程的工藝特點(diǎn),介紹了pH值控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀,分析了影響pH值控制的有關(guān)因素,在此基礎(chǔ)上提出了基于內(nèi)模PID控制的研究方案,并將其與工程實(shí)際中常用的PI控制方式進(jìn)行仿真比較,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)控制方案的優(yōu)越性。主要的研究內(nèi)容如下:1.分析了中和反應(yīng)過程中的化學(xué)機(jī)理,結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的電離平衡和物質(zhì)守恒定律,以連續(xù)攪拌反應(yīng)釜為對(duì)象,建立了pH中和反應(yīng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型,論證了中和反應(yīng)過程的基本特性,總結(jié)了pH值的影響因素。2.系統(tǒng)性地研究了內(nèi)�？刂撇呗�,描述了內(nèi)�？刂撇呗缘幕咎匦�,仿真并分析了內(nèi)�？刂撇呗缘膭�(dòng)態(tài)跟蹤特性。針對(duì)污水處理過程中的pH中和反應(yīng),設(shè)計(jì)了基于內(nèi)模PID的控制方案,利用Matlab軟件,仿真分析了IMC-PID控制方案的控制效果。3.將本文的控制方案運(yùn)用至馬鋼熱電總廠灰壩回水控制系統(tǒng)項(xiàng)目之中,進(jìn)行了有關(guān)硬件的配置、選型和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā),搭建了兩級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制架構(gòu),較好地滿足了現(xiàn)場工況的要求。
【關(guān)鍵詞】：污水處理 pH中和反應(yīng) 內(nèi)�？刂撇呗� 工控組態(tài)
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9
• 1.2 污水處理pH值控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 污水處理pH值控制的發(fā)展趨勢(shì)12-13
• 1.3 內(nèi)模控制策略研究的現(xiàn)狀與發(fā)展13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及任務(wù)安排14-15
• 第二章 污水處理pH值控制工藝分析15-22
• 2.1 火力發(fā)電污水處理工藝介紹15-16
• 2.2 pH值參數(shù)16-17
• 2.3 pH值控制模型17-20
• 2.3.1 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型17-19
• 2.3.2 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.4 pH中和反應(yīng)特性分析20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 內(nèi)模PID控制算法設(shè)計(jì)22-38
• 3.1 內(nèi)�？刂圃�23-26
• 3.1.1 內(nèi)�？刂频慕Y(jié)構(gòu)23-25
• 3.1.2 內(nèi)�？刂频奶匦�25-26
• 3.2 內(nèi)模PID控制器的設(shè)計(jì)26-31
• 3.2.1 過程模型的分解27
• 3.2.2 IMC控制器設(shè)計(jì)27-29
• 3.2.3 內(nèi)模PID控制器參數(shù)的整定29-31
• 3.3 內(nèi)模控制算法仿真分析31-37
• 3.3.1 一階純滯后過程的IMC仿真31-34
• 3.3.2 二階純滯后過程的IMC仿真34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 中和反應(yīng)pH值控制策略設(shè)計(jì)與仿真38-50
• 4.1 系統(tǒng)模型概述38-39
• 4.1.1 系統(tǒng)建模的作用38
• 4.1.2 系統(tǒng)建模的分類38-39
• 4.2 中和反應(yīng)pH控制對(duì)象模型的建立與分析39-43
• 4.2.1 中和反應(yīng)仿真對(duì)象建立39-42
• 4.2.2 中和反應(yīng)pH控制策略設(shè)計(jì)42
• 4.2.3 中和反應(yīng)pH值控制系統(tǒng)的IMC-PID算法42-43
• 4.3 中和反應(yīng)pH控制系統(tǒng)仿真分析43-48
• 4.3.1 控制系統(tǒng)在干擾下的響應(yīng)45-46
• 4.3.2 控制對(duì)象模型失配下的變化響應(yīng)46-47
• 4.3.3 內(nèi)部模型失配下的變化響應(yīng)47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化控制方案設(shè)計(jì)50-64
• 5.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求50
• 5.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)50-56
• 5.2.1 硬件結(jié)構(gòu)50-52
• 5.2.2 PLC硬件組態(tài)52-56
• 5.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)56-59
• 5.4 控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)59-61
• 5.4.1 軟件功能描述59-60
• 5.4.2 上位機(jī)畫面設(shè)計(jì)60-61
• 5.5 控制系統(tǒng)的工程運(yùn)用61-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 工作總結(jié)64
• 6.2 研究展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄A 插圖清單69-71
• 附錄B 表格清單71-72
• 附錄C 部分系統(tǒng)建模數(shù)據(jù)72-73
• 致謝73

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