pH中和过程广泛存在于化工、发电、污水处理等重要领域中,因为其具有强非线性、时变性、大时滞等复杂过程的典型特点,在控制界和工程界都一直被认为是最具挑战的难题之一。早在上世纪五十年代,就一经有大量文献对pH中和过程建模问题和控制问题提出了讨论。由于pH中和过程的模型比较复杂,且非线性控制器的设计存在一定困难性,对pH中和过程的研究并没有被系统化,目前针对pH中和过程的控制方法有很多种,每种方法都各有其优点,但也普遍存在如鲁棒性差、实时性差、算法复杂等缺陷,需要加以改进。因此,对pH中和过程的控制方法进行研究是具有理论价值和实际价值的。本文在大量查阅了 pH中和过程建模和控制的相关文献后,首先对pH基本概念、中和反应机理及pH控制问题难点做了详细介绍,并且给出了两种典型的pH中和过程模型的推导步骤,本文对pH中和过程控制的讨论是基于这两个模型的。其次,本文基于滑模变结构控制(SMC)原理,针对滑模变结构控制中存在信号抖振、滑模面设计依赖系统状态的缺点,提出使用回路传递函数恢复方法(LTR)来设计系统状态观测器,该方法设计的滑动观测器对外部干扰以及系统摄动具有完全不变性,可以有效削弱滑模抖振以及对状态的依赖,为之后对pH中和过程控制的研究奠定基础。仿真结果证明所设计的控制器具有很好的快速性和鲁棒性,系统很快稳定。再次,本文以一种典型的pH中和过程的降阶线性模型为研究对象,设计了一种改进的滑模变结构控制系统。针对pH中和过程中存在的时滞问题,通过引入一个非奇异线性变换,消除了系统的时滞;而针对滑模变结构方法中存在的两个缺点,设计了两个观测器,一个用来消除滑模控制对系统状态的依赖,另一个用来估计动态滑模控制(DSMC)方法中难以估计的滑模变量,消除系统的抖振。并通过仿真说明了该控制方法的快速性及鲁棒性。最后,本文以一种典型的pH中和过程非线性模型为研究对象,设计出基于回路传递函数恢复方法和滑模变结构控制将相结合的控制,并对控制器进行了稳定性分析。该方法首先对过程对象在平衡点附近进行线性化处理,解决了被控对象的非线性控制器设计复杂这一难题,然后设计了双观测器:其中系统状态由开环状态观测器观测,另一个LTR观测器用来估计动态滑模中难以估计的滑模变量,最后由DSMC方法实现系统控制。该方法成功的克服了 pH中和过程中严重的非线性及系统不确定性问题,减轻了系统的控制抖动,通过与模糊滑模控制(FSMC)方法进行仿真对比,显示了该方法的优越性。