[发明专利]一种pH过程的HSI测控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于HSI的pH过程的测量与控制方法，可被广泛应用于制糖、污水处理、化工等领域。

背景技术

pH过程测控技术在冶金、化工、制糖、选矿、污水处理的pH测量与控制等领域中有着广泛的应用。pH过程测控技术是一种可以自动测量和控制应用领域环节中被测控对象pH值的技术，具有实时性强、测控精度高、响应速度快、智能化水平高等特点。pH过程测控系统表现在24小时在线自动测控对象，替代繁琐的人工测控，减小测控误差，使被测控对象的pH值保持在预控制范围内，具有pH过程自动测量与控制特性。

仿人智能(HSI)测控是以人的行为、思维方式、测控经验、测控分析方法等方面为基础并利用机器加以系统测控的模拟，主要针对非线性，大滞后，难于建立模型的测控系统。测控系统模拟的核心是直接对人的测控经验、技巧和各种直觉推理逻辑进行测辩、概括和总结，编制成各种实用、测控精度高、自适应能力强及实时运行的测控算法。仿人智能测控算法以人对被测控对象的观察、记忆、决策等模仿为基础，根据被测对象实时测量数值与设定值的偏差及偏差的变化趋势来确定控制策略。

现在常见的pH过程智能控制算法有人工神经网络算法、遗传算法等，但能够适用于pH过程并且能够解决pH过程被测控对象难以建立精确数学模型问题的测控算法相对甚少。仿人智能(HSI)测控以人的思维方式、控制经验、行为和直觉推理为基础，避开了求解繁琐的对象模型时遇到的许多难题，它在过程测控系统中具有独特的优势，因此对于模型复杂或模型相对难于建立的pH过程系统，仿人智能测控是一种不错的选择。

发明内容

为了解决pH过程中存在的测控效果不理想、智能化水平不高、通用性差的问题，本发明设计实现了一种pH过程仿人智能测控方法。在自主研发的pH过程仿人智能测控算法和80C552单片机主板及外围电路的基础上，实现了pH过程24小时实时仿人智能有效测量和控制被测对象pH值，并可根据现场情况的需要和变化，灵活调整控制参数，增加系统不同领域的自适应能力和适用性。

本方法在实现时把pH过程仿人智能测控算法程序封装在80C552单片机主板里面，自主研发的80C552单片机主板提供外围设备接口，因此可方便集成传感器、控制机构等，实现pH和阀位传感器信号的采集、电动阀门和升降清洗装置控制信号的输出，通过仿人智能测控算法，提高测控的精确性与有效性。在设计上本方法分为四个逻辑单元，分别是测量和控制单元，人机界面单元，控制机构单元，传感器和升降清洗单元。方法总体逻辑结构图如图1所示。

1.可配置测量和控制单元

用于采集传感器和控制机构的模拟信号，实时转换为数字信号，经过HIS测控算法分析处理，把控制的数字信号实时转换为模拟信号并且输出，是本方法设计的核心部分。算法模拟人的测量和控制行为，根据输入输出信号的动态特征，实现pH过程的智能测控，完全可以满足绝大多数工业领域的应用需求，并且把此单元封装成测控主模块。其设计如图2所示，该模块启动后，按照预控值和使用环境的要求，设置系统初始运行参数。该模块在运行过程中，具有错误检测与报警提示、死机复位功能，实现该单元启动之后pH过程的自动测控。

2.交互式人机界面单元

本单元负责实时显示测量值、控制参数及声光报警信号，设置预定值和参数，功能切换和操作，其设计如图3所示。算法中的显示和键盘模块实现了人机界面的实时动态显示和人机交互功能。

3.控制机构单元

本方法的控制机构单元是电动调节阀单元。该单元根据测控单元计算分析的控制信号，实时调节电动阀门的阀位，以此控制pH中和剂的流量。算法实现实时采集电动阀门的阀位值和状态值，识别pH过程实时动态的pH误差特征，综合计算分析处理后调节信号，电动阀门做出增大、减小及步进等阀门调节动作。

4.传感器和升降清洗单元

本单元包括pH传感器（内含温度传感器）和升降清洗装置，算法实现pH传感器实时测量信号的采集和处理，按照控制过程的要求输出升降清洗控制信号，提高实时pH测量值的准确性。

本发明的好处是采用仿人智能测控思想与技术设计出pH过程仿人智能测控算法，能够在自主研发的80C552单片机主板及外围设备硬件平台上实时采集、处理pH传感器和控制机构信号，输出控制信号，实现人机交互功能，并可根据实际状况和综合因素调节控制机构的输出，解决了一般传统pH测控系统的准确性，稳定性，收敛性，智能性，通用性差的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。