西京学院本科毕业设计(论文)题目:基于单片机的PH值控制器的设计教学单位：机电工程系专业：自动化学号：0811060133姓名：王千指导教师：杜学然2012年5月摘要pH值控制过程广泛存在与石油，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pH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，生产不能顺利进行，经济效益下降，甚至造成环境污染，因此将pH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pH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，得出了pH值过程的非线性特性曲线。然后根据pH值过程的非线性特点，采用分段折线来近似其非线性特性曲线，设计了分段式变增益PID控制算法以补偿pH值过程的非线性。并应用Matlab软件对pH控制过程进行了仿真，与常规的PID控制进行了仿真对比，结果表明，分段式变增益PID控制方法解决了pH值过程的非线性问题，同时使系统的控制效果明显改善，上升时间、稳定时间显著缩短，超调减小，系统的抗干扰性能也得到了提高，实现了pH值过程的优化控制。最后，基于AT89S51单片机设计了pH值控制器，完善了软件设计，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可行性，今后对pH值控制系统的改进提供了一种新的设计思路。关键词：pH值；过程控制；变增益；PID控制；单片机AbstractpHcontrolprocesswidelyinpetroleum,chemical,pharmaceutical,Ipaper,wastewatertreatmentandwatertreatment,thepHvalueintheindustrialproductionmustbestrictlycontrolledwithinaspecifiedrange,otherwisemaycausethedeclineinproductquality,rawmaterialwaste,productioncannotbecarriedoutsmoothly,economicdecline,orevencauseenvironmentalpollution,sothepHwithinacertainrangeofgreatsignificance.ThisarticlefirstanalyzesthepHcontrolmechanismoftheprocessmodelandtheactualcontrolrequirements,theestablishmentofstaticanddynamicmodels,andobtainedthenonlinearcharacteristiccurveofthepHvalueoftheprocess.Accordingtothenon-linearcharacteristicsofthepHvalueoftheprocess,thesegmentedpolylinetoapproximatethenonlinearcurve,segmentedvariablegainPIDcontrolalgorithmdesignedtocompensateforthepHoftheprocessofnon-linear.MatlabsoftwareandapplicationofpHcontrolprocesssimulation,thesimulationcomparedwiththeconventionalPIDcontrol,theresultsshowthatthesegmentedvariablegainPIDcontrolmethodtosolvenonlinearproblemsofthepHvalueoftheprocess,whilemakingthesystemcontrolimprovedsignificantly,therisetime,settlingtimewassignificantlyshorter,super-reducedsmall,anti-jammingperformanceofthesystemhasalsobeenimprovedtoachievetheoptimalcontrolofthepHvalueoftheprocess.Finally,apHvalueofthecontrollerwasdesignedbasedonAT89S51microcontroller,improvesoftwaredesign,dataacquisition,dataprocessing,datadisplay,keyboardcontrolandotherfunctions.Testthedevelopedcontroller,verifythefeasibilityofthedesignalgorithmandtheimprovementofthepHcontrolsysteminthefuturetoprovideanewdesignideas.Keywords:pHvalue;processcontrol;variablegain;PIDcontrol;microcontrollerII目录1绪论.......................................................................11.1课题的选题背景和意义..................................................11.2课题研究目的..........................................................11.3国内外的研究动态及发展趋势............................................21.3.1国外研究概述....................................................21.3.2国内研究概况....................................................31.3.3pH控制系统的发展趋势...........................................42pH值概述与过程建模......................................................
