基于模糊控制算法的糖厂澄清工段pH值控制器研究

摘要

澄清过程中的蔗汁pH值的大小是影响糖厂出糖率和成品糖品质的关键因素之一。澄清过程中的pH值变化具有非线性、大滞后、多变性的特点，不易控制。国内的糖厂对控制pH值的自动化水平低，控制效果不稳定，容易波动。只有实现糖厂澄清过程pH值的智能测控，才能提高清汁的品质、降低生产损耗、进而提升整体的经济效益。
　　 针对传统PID控制算法难以有效处理澄清过程中pH值的非线性、大滞后、多变性等问题，本文提出采用模糊控制算法对糖厂pH值进行控制。本文在详细分析糖厂澄清工段的生产工艺的基础上，以ARM7微处理器S3C44BOX和VxWorks嵌入式操作系统为平台，设计基于模糊算法的糖厂澄清过程pH值控制器，实现pH值的采集、温度采集和pH值的控制。采用INA116前置放大电路和光耦隔离电路设计了pH值的采集电路，提高了pH采集电路的稳定性和采集精度。采用DS18B20数字温度传感器设计了温度测量模块，实现了温度的采集和蔗汁pH值的温度校正。改进了步进电机驱动电路，有效控制加灰阀门开度或蠕动泵投入碱量速度。在pH值控制器中加入了模糊控制算法，实现了pH值滴定控制以及模拟糖厂中和过程pH值控制。
　　 实验表明，模糊控制算法能克服pH值的非线性、大滞后和多变性的问题，可以推广应用到糖厂的pH值控制。