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pH值对溶液的物理、化学性质都有很大影响，在污水处理过程中，大都要对水的pH值进行检测与控制，其控制质量的好坏直接影响污水处理的合格程度，因此在污水处理过程中占有举足轻重的地位。然而pH中和反应是一种典型的复杂过程，不但存在严重的非线性，而且受化学成分、温度变化，以及工作地点变化的影响，实际上构成一高维多变量的复杂反应过程。采用常规的控制技术如PID控制对pH值进行精密控制难以取得理想效果，故成为工业自动化中较薄弱的环节之一，假如采用了自动化水平很高的控制系统和先进的控制技术，将直接影响到水处理效率和质量的高低，所产生的经济与社会效益是十分可观的。因此，该课题的研究具有较高的理论与应用价值。同时pH过程控制已广泛应用于化工、轻工以及其他环境保护领域，因此也具有一定的推广价值。
本论文以山东某纸厂实际的污水处理系统为背景，就造纸污水处理过程中污水pH值的控制算法和自动化控制系统展开理论和应用技术研究，主要工作和创新点包括以下四个方面：
1)污水pH值PID串级控制。详细分析pH值调节工艺，根据现场工艺实际情况，对调制池酸碱液的投加进行流量PID控制，但是酸碱液的浓度会对调制池出口的pH值产生较大影响，针对这个问题，文章提出了以该pH值PID控制回路为主环，以酸碱液的流量PID控制回路为副环的串级控制回路，通过对该回路的特点以及性能的分析，得出它能有效的抑制浓度二次干扰的影响以及大部分地克服了pH值调节过程的容积滞后和纯延迟。
2)污水pH值PID专家切换控制。经过进一步分析发现，在pH值控制过程中，入水pH值的波动、酸碱液流量的波动、以及由于工艺、设备、操作工况改变、设定改变而带来的波动等都将作为一次干扰对系统产生极大影响。而且污水处理pH值控制难于建立精确的数学模型，对它的调节很多是基于现场操作人员的经验，整个pH值控制回路的有效运作是建立在与温度、流量等多个回路之间相互作用、相互协调的基础之上。针对以上问题，文章提出了专家控制系统结合串级控制回路的新思路。在pH值最佳范围内采用串级控制回路，一旦pH值超出这个范围，便采用专家控制系统进行快速调节。专家控制器着重消除串级控制回路一次干扰的影响以及处理一些意外情况，其根本目的就是要让控制回路尽可能摆脱这些因素对控制品质的影响，使控制效果得以优化。
3)数学模型的建立及仿真分析。建立该pH值调节过程的数学模型，并在MATLAB下进行仿真。将pH值调节系统在PID控制回路，基于PID的串级控制回路，专家控制系统结合基于PID的串级控制回路下的仿真曲线进行对比，其结果充分证明了专家控制系统结合基于PID的串级控制系统较之前两个控制系统在系统响应速度、超调量以及延迟时间，增强系统抗干扰能力等特性上均有明显优势。
4)控制系统的实现问题。新的控制方案结合西门子PLC平台进行了编程实现，并在山东该纸厂的实际污水处理系统中进行了现场测试运行，结果再次证明本论文提出的新算法是切实可行的，系统控制性能良好，完全能满足现场控制要求，提高了pH值控制效果，在实际应用中有着广泛的推广价值。