针铁矿法沉铁过程的混杂建模与控制：解决动态浓度调控问题

针铁矿法沉铁过程的混杂建模与控制是一篇发表于2014年1月《中国有色金属学报》的文章，由陈宁、范勇、桂卫华、阳春华和蒋朝辉等人合作完成。针铁矿法是一种用于处理含有铁离子的废水的过程，但在实际操作中，铁离子浓度和pH值的控制是一项挑战。文章作者意识到这些问题，提出了一个基于混杂系统理论的新方法来解决。 混杂系统理论是一种多学科交叉的系统建模与控制策略，它将不同的物理、化学过程和控制策略整合到一个统一的模型中。在深入研究了沉铁过程中的物理化学反应机理后，作者利用物料平衡原理构建了一个连续搅拌釜的数学模型，这个模型能够准确地描述铁离子浓度的变化以及它们与其它变量如pH值之间的相互作用。 特别关注的是，文中针对溶液中Fe2+浓度对氧气有效溶解浓度的影响，设计了一种动态模型，当Fe2+浓度在不同波动区间时，自动调整有效溶解氧浓度，以确保最佳的沉淀效果。这种切换模型考虑了过程的实时性，使得控制策略更加灵活和精确。 作者进一步运用公共李亚普诺夫函数，这是一种在控制理论中常用的稳定性分析工具，来设计了一种基于Fe2+浓度和有效溶解氧浓度的切换控制器。这种方法旨在确保整个沉铁系统的稳定性和效率，即使在变化的环境中也能维持工艺指标的满足。 通过仿真结果，研究者证明了混杂建模与控制方法的有效性，它不仅能够准确预测和控制铁离子浓度和pH值，还能反映出整个沉铁过程中其他离子浓度的动态行为，从而提高了沉铁工艺的控制精度和工艺性能。 这篇文章提供了一种创新的控制策略，对于提高针铁矿法沉铁过程的可控性和优化效率具有重要的实践价值。其研究成果对于理解和改进工业废水处理工艺，特别是在环保领域，具有显著的推动作用。