張沐凡 孟慶有 袁致濤 冷紅菱

(東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110819)

立式攪拌磨機(jī)是重要的細(xì)磨、超細(xì)磨設(shè)備,具有高效節(jié)能的特點(diǎn),在礦山行業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[1-4]。立式攪拌磨機(jī)與水力旋流器組成的磨礦分級(jí)系統(tǒng)是選礦廠(chǎng)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),其處理效果直接影響著整體選礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?，F(xiàn)階段我國(guó)大部分選礦廠(chǎng)磨礦分級(jí)過(guò)程控制仍處于人工操作水平,磨礦分級(jí)效果主要依賴(lài)人員的操作經(jīng)驗(yàn),在安全性、準(zhǔn)確性和時(shí)效性上均存在局限,若操作不當(dāng)會(huì)影響磨礦分級(jí)作業(yè)效率,甚至造成設(shè)備損壞和生產(chǎn)事故,因此加強(qiáng)磨礦分級(jí)過(guò)程自動(dòng)控制研究對(duì)保證該過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外磨礦分級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中,除了人工操作外,使用的自動(dòng)控制方法有PID控制、預(yù)測(cè)控制、專(zhuān)家控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等[5],其中PID控制魯棒性和通用性較強(qiáng),但不適合控制具有時(shí)變性和滯后性的系統(tǒng);模糊控制具有較好的自適應(yīng)能力但通用性一般;而預(yù)測(cè)控制、專(zhuān)家控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制分別依賴(lài)于被控對(duì)象的精確模型、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練數(shù)據(jù),需要大量預(yù)備工作且通用性較差。通過(guò)對(duì)不同控制方法與被控對(duì)象的分析,本研究在PID控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了規(guī)則切換PID控制和模糊PID控制,充分利用不同控制方法的優(yōu)點(diǎn)。

在立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)過(guò)程中,物料經(jīng)過(guò)旋流器的分級(jí)作用,細(xì)度合格的物料輸出至下一工序,而不合格的物料進(jìn)入磨機(jī)中[6-8]。穩(wěn)定的物料條件是磨礦分級(jí)過(guò)程高效生產(chǎn)的前提,而對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)控制是保證磨礦分級(jí)過(guò)程物料穩(wěn)定的關(guān)鍵[9-10]。因此,本研究利用規(guī)則切換控制PID和模糊PID控制等方法設(shè)計(jì)了相應(yīng)的自動(dòng)控制方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)該過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的穩(wěn)定控制,對(duì)選礦自動(dòng)化的發(fā)展有積極意義。

1 磨礦分級(jí)過(guò)程控制問(wèn)題描述

1.1 基于立式攪拌磨機(jī)的磨礦分級(jí)過(guò)程簡(jiǎn)述

圖1為立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)過(guò)程流程圖,進(jìn)入泵池中的物料包括來(lái)自上一段工序的礦漿、污水、沖洗水、補(bǔ)加水及立式攪拌磨機(jī)的排礦,這些物料混合后通過(guò)渣漿泵輸送至旋流器。經(jīng)過(guò)旋流器分級(jí),合格物料從溢流口輸出至下一工序,不合格物料從底流口進(jìn)入磨機(jī)[11-13],同時(shí),液位計(jì)、濃度計(jì)和壓力計(jì)等儀表將檢測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)變送器輸入控制器中,控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)出相應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)。

圖1 立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)流程Fig.1 Flow of grinding-classification based on vertical stirring mill and hydrocyclone

立式攪拌磨機(jī)作為磨礦設(shè)備,其磨礦效果與磨礦分級(jí)作業(yè)效率密切相關(guān)。在設(shè)備規(guī)格、攪拌轉(zhuǎn)速、充填介質(zhì)和原礦性質(zhì)等條件保持不變的情況下,磨礦效果主要受磨礦濃度影響[14],且立式攪拌磨機(jī)對(duì)磨礦濃度的準(zhǔn)確度要求比球磨機(jī)等設(shè)備更高。進(jìn)入磨機(jī)的物料是來(lái)自水力旋流器的底流礦漿,所以旋流器分級(jí)效果直接影響到立式攪拌磨機(jī)的磨礦濃度。在水力旋流器的規(guī)格和投入數(shù)量等保持不變的情況下,分級(jí)效果主要受給礦壓力和給礦濃度影響[15-17]。因此,在保持其他參數(shù)不變的前提下,實(shí)現(xiàn)這兩種參數(shù)的穩(wěn)定控制可以使水力旋流器分級(jí)效果保持穩(wěn)定,進(jìn)而使底流礦漿濃度和立式攪拌磨機(jī)磨礦效果保持穩(wěn)定,達(dá)到提高磨礦分級(jí)作業(yè)效率的目的。

1.2 磨礦分級(jí)過(guò)程控制問(wèn)題分析

在水力旋流器給礦過(guò)程中,待分級(jí)物料在泵池中混合后,由渣漿泵輸送至給礦口,因此給入旋流器的礦漿可以看作經(jīng)過(guò)一定延遲環(huán)節(jié)的泵池礦漿[18-19]。磨礦分級(jí)過(guò)程中的水力旋流器給礦壓力主要由渣漿泵的出口壓力決定,出口壓力受電機(jī)轉(zhuǎn)速影響,而電機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器的頻率信號(hào)控制,因此調(diào)節(jié)渣漿泵頻率信號(hào)是控制旋流器給礦壓力的有效方式。在影響水力旋流器給礦濃度的條件中,上游工序排出礦漿、污水和沖洗水無(wú)法預(yù)測(cè)和控制,立式攪拌磨機(jī)排礦的未知擾動(dòng)較多,而泵池補(bǔ)加水流量可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥的閉合度進(jìn)行快速調(diào)節(jié),因此調(diào)節(jié)補(bǔ)加水調(diào)節(jié)閥的閉合度是控制旋流器給礦濃度的有效方式。

調(diào)節(jié)渣漿泵頻率信號(hào)和補(bǔ)加水流量過(guò)程會(huì)影響到泵池液位的高低,當(dāng)泵池液位過(guò)高時(shí),泵池出現(xiàn)“冒槽”事故,即過(guò)多的礦漿溢出泵池;當(dāng)泵池液位過(guò)低時(shí),泵池出現(xiàn)“抽空”事故,即礦漿過(guò)少導(dǎo)致泵吸入空氣的同時(shí)無(wú)法吸入足夠礦漿。這兩種情況均可能導(dǎo)致物料損失和設(shè)備故障,因此在控制過(guò)程中需要考慮泵池液位的影響。在生產(chǎn)中,泵池液位只需保持在安全范圍內(nèi),不需要控制在準(zhǔn)確的目標(biāo)值上,因此可以將切換控制作為旋流器給礦過(guò)程控制的補(bǔ)充,在泵池液位異常情況下暫停旋流器給礦過(guò)程控制,轉(zhuǎn)而對(duì)泵池液位進(jìn)行控制。

在磨礦分級(jí)過(guò)程中,可以通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)加水或渣漿泵頻率實(shí)現(xiàn)切換控制。通過(guò)補(bǔ)加水調(diào)節(jié)泵池液位,會(huì)造成旋流器給礦濃度波動(dòng);通過(guò)渣漿泵頻率調(diào)節(jié)泵池液位,會(huì)造成旋流器給礦壓力波動(dòng),兩種方式都會(huì)影響旋流器的分級(jí)效果,進(jìn)而影響立式攪拌磨機(jī)的磨礦效果。由于調(diào)節(jié)補(bǔ)加水的方式存在泵池液位變化響應(yīng)速度較慢和旋流器給礦濃度調(diào)節(jié)過(guò)程滯后性較大的問(wèn)題,因此該方式不適合用于泵池液位的切換控制;而由于調(diào)節(jié)渣漿泵頻率的方式有泵池液位變化響應(yīng)更快和旋流器給礦壓力調(diào)節(jié)過(guò)程滯后較小的優(yōu)點(diǎn),所以通過(guò)渣漿泵頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)旋流器給礦壓力和泵池液位的規(guī)則切換控制的方案更為合理有效。

2 磨礦分級(jí)控制方法設(shè)計(jì)

2.1 水力旋流器給礦壓力控制

旋流器給礦壓力調(diào)節(jié)過(guò)程作為一個(gè)擾動(dòng)因素較少的簡(jiǎn)單短滯后過(guò)程,可以通過(guò)增量式PID對(duì)其進(jìn)行控制。根據(jù)旋流器給礦壓力y1和泵池液位h的控制要求,建立如表1所示的切換控制規(guī)則,其中u1、和h?分別表示渣漿泵頻率、目標(biāo)壓力和目標(biāo)泵池液位。

表1 切換控制規(guī)則Table 1 Switching control rules

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況,設(shè)定泵池容器形狀為底面積為3.14 m2和高度為2 m的理想圓柱體,安全液位上下限分別為0.3 m和1.6 m,危險(xiǎn)區(qū)間為(0.1,0.3]∪[1.6,1.8)。根據(jù)切換控制規(guī)則運(yùn)行邏輯,設(shè)計(jì)如圖2所示的控制流程。當(dāng)檢測(cè)到泵池液位處于安全區(qū)間時(shí),切換至規(guī)則1,即對(duì)旋流器給礦壓力進(jìn)行控制;泵池液位進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)間時(shí),系統(tǒng)切換至規(guī)則2,暫?？刂菩髌鹘o礦壓力,將泵池液位控制目標(biāo)值設(shè)為安全區(qū)間的中值0.95 m,使用PI控制器對(duì)泵池液位進(jìn)行控制;若檢測(cè)到泵池液位高于危險(xiǎn)區(qū)間的最大值,則切換至規(guī)則3,指定渣漿泵按最高頻率運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)渣漿泵以最快速度排出礦漿,使泵池液位快速下降;泵池液位低于危險(xiǎn)區(qū)間最小值時(shí),切換至規(guī)則4,指定渣漿泵頻率降至最低,使泵池液位快速回升。

圖2 旋流器給礦壓力-泵池液位切換控制流程Fig.2 Flow of hydrocyclone feed pressure-sump level switch control

2.2 水力旋流器給礦濃度控制

旋流器給礦濃度調(diào)節(jié)過(guò)程具有較大的滯后性、時(shí)變性和不確定性,在應(yīng)用傳統(tǒng)PID控制器時(shí)易出現(xiàn)穩(wěn)定性下降的情況。模糊控制可以通過(guò)生產(chǎn)人員的操作經(jīng)驗(yàn)和被控對(duì)象的系統(tǒng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)模糊規(guī)則,從而增強(qiáng)控制器的自適應(yīng)能力,使系統(tǒng)在面對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)和滯后時(shí)保持穩(wěn)定。因此,根據(jù)PID控制的可靠性和模糊控制的自適應(yīng)能力,可以將模糊控制與PID控制相結(jié)合,通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化PID控制器參數(shù),提高旋流器給礦濃度控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

模糊PID控制結(jié)構(gòu)如圖3所示,該方法選擇旋流器給礦濃度的設(shè)定值與實(shí)際值之間的偏差值E以及偏差值的變化量Ec作為控制器的輸入變量,將PID控制參數(shù)變化值ΔKP、ΔKI和ΔKD作為模糊控制器的輸出變量,使PID控制器能夠根據(jù)工況變化進(jìn)行自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化。

圖3 模糊PID控制結(jié)構(gòu)Fig.3 Fuzzy PID control structure

模糊控制結(jié)構(gòu)如圖4所示,模糊控制器對(duì)輸入變量進(jìn)行模糊化處理后,根據(jù)設(shè)定的隸屬函數(shù)與控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理,并采用重心法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰化處理,其計(jì)算公式為

圖4 模糊控制結(jié)構(gòu)Fig.4 Fuzzy control structure

式中,zo為控制量精確值,zi為控制規(guī)則中隸屬函數(shù)特征值,uc為控制量模糊集隸屬度。

在模糊控制器中,設(shè)定如圖5所示的隸屬函數(shù),其中偏差值E的模糊論域?yàn)閇-2,2],基本論域?yàn)閇-30,30],模糊子集為{NB,NS,Z,PS,PB},分別對(duì)應(yīng)負(fù)大、負(fù)小、零、正小和正大;偏差變化率Ec的模糊論域?yàn)閇-1,1],基本論域?yàn)閇-5,5],模糊子集為{NB,Z,PB},分別對(duì)應(yīng)負(fù)、零和正;輸出值ΔKP、ΔKI和ΔKP的模糊論域?yàn)閇-2,2],模糊子集為{NB,NS,Z,PS,PB},基本論域分別為[-1.6,1.6]、[-0.04,0.04]和[-0.2,0.2]。

圖5 隸屬函數(shù)Fig.5 Membership function structure

設(shè)定If-Then形式控制規(guī)則:Ri-IF (EisAi) and(EcisBi) then (ΔKPisK1i)(ΔKIisK2i)(ΔKDisK3i),其中R表示控制規(guī)則,A、B和K分別表示規(guī)則中對(duì)應(yīng)的模糊語(yǔ)言變量。根據(jù)磨礦分級(jí)過(guò)程的控制經(jīng)驗(yàn)設(shè)定如表2所示的控制規(guī)則。

表2 模糊控制規(guī)則Table 2 Fuzzy control rules

在模糊PID控制中,通過(guò)模糊推理與清晰化計(jì)算可以得到PID控制參數(shù)的對(duì)應(yīng)修正值Oi,進(jìn)而對(duì)PID控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,計(jì)算公式為

在增量式PID控制器中更新優(yōu)化的參數(shù),并進(jìn)行下一步控制,計(jì)算公式為:

式中,Δu(k)表示控制器輸出值的變化量,E(k)表示對(duì)應(yīng)時(shí)刻的偏差量。模糊PID控制器通過(guò)將輸出值傳輸至調(diào)節(jié)閥的控制機(jī)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)旋流器給礦濃度的調(diào)節(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中,可以通過(guò)由模糊規(guī)則計(jì)算得到的查詢(xún)表快速得到控制器輸出值,從而達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算的效果。

3 磨礦分級(jí)過(guò)程控制仿真試驗(yàn)

3.1 磨礦分級(jí)過(guò)程控制仿真平臺(tái)

結(jié)合前文設(shè)計(jì)的控制方法與實(shí)際生產(chǎn)情況,對(duì)磨礦分級(jí)過(guò)程控制回路進(jìn)行分析,并在Matlab中建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型作為仿真控制試驗(yàn)的被控對(duì)象。其中,渣漿泵頻率的調(diào)節(jié)過(guò)程可以近似表示為一階慣性環(huán)節(jié),傳遞函數(shù)為

渣漿泵頻率與旋流器給礦壓力間的關(guān)系可以表示為帶較小純滯后過(guò)程的一階慣性環(huán)節(jié),傳遞函數(shù)為

渣漿泵頻率差值與泵池液位間的關(guān)系可以表示為帶較大純滯后過(guò)程的一階慣性環(huán)節(jié),傳遞函數(shù)為

在旋流器給礦濃度控制回路中,調(diào)節(jié)閥的閉合度控制過(guò)程可以表示為一階慣性環(huán)節(jié),傳遞函數(shù)為

而補(bǔ)水閥門(mén)的閉合度與旋流器給礦濃度的關(guān)系可以表示為具有較大滯后過(guò)程的一階慣性環(huán)節(jié),傳遞函數(shù)為

結(jié)合磨礦分級(jí)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況,利用相關(guān)工業(yè)控制軟件和硬件設(shè)計(jì)了如圖6所示的控制仿真平臺(tái)。在仿真試驗(yàn)方面,通過(guò)Matlab軟件建立相應(yīng)的控制算法與被控對(duì)象模型,并配合PLCsim對(duì)磨礦分級(jí)過(guò)程中的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。在設(shè)備控制方面,選擇西門(mén)子S7-1200系列PLC作為主要控制系統(tǒng),使用TIA Portal與WinCC等軟件設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的控制程序與顯示界面,并通過(guò)Profinet與OPC等通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖6 控制仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)Fig.6 Control simulation platform structure

選擇某選礦廠(chǎng)中立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)過(guò)程作為研究對(duì)象,其中立式攪拌磨機(jī)的設(shè)計(jì)磨礦濃度為65%、功率為710 kW、處理量為750 t/h;水力旋流器在給礦濃度和給礦壓力分別為26%和0.1 MPa時(shí),底流濃度約為65%,溢流濃度約為18%,此時(shí)系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。在該過(guò)程中,根據(jù)相關(guān)設(shè)備信息,設(shè)定如表3所示的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作范圍。

表3 設(shè)備工作范圍Table 3 Device operating range

在控制仿真試驗(yàn)中,選擇均方誤差(MSE)和絕對(duì)誤差積分(IAE)作為控制方法的評(píng)價(jià)指標(biāo),指標(biāo)數(shù)值越小則對(duì)應(yīng)的控制平均誤差越小,表明控制器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性越高,指標(biāo)計(jì)算公式為

式中,y(k)表示當(dāng)前輸出值,r(k)表示當(dāng)前目標(biāo)值。

3.2 水力旋流器給礦壓力-泵池液位規(guī)則切換控制仿真

根據(jù)旋流器給礦壓力與泵池液位控制的規(guī)則切換PID控制方法,建立如圖7所示的Simulink仿真并進(jìn)行控制試驗(yàn)。

圖7 規(guī)則切換控制仿真結(jié)構(gòu)Fig.7 Simulation structure of rules switching control

旋流器給礦壓力控制仿真曲線(xiàn)如圖8所示,旋流器給礦壓力控制指標(biāo)對(duì)比結(jié)果如表4所示,可以看出,與傳統(tǒng)手動(dòng)控制相比,在面對(duì)引入噪聲擾動(dòng)的系統(tǒng)時(shí),增量式PID控制的MSE與IAE指標(biāo)分別減少了97%和84.8%,能夠?qū)⑿髌鹘o礦壓力穩(wěn)定控制在較小的誤差范圍內(nèi)。

表4 水力旋流器給礦壓力控制指標(biāo)對(duì)比Table 4 Comparison of hydrocyclone feed pressure control index

為檢驗(yàn)規(guī)則切換PID控制方法對(duì)泵池液位安全性的控制效果,在仿真中引入兩段持續(xù)60 s的階躍擾動(dòng),使渣漿泵頻率在兩段時(shí)間內(nèi)分別增加和減少,以模擬泵池液位快速變化的情況,仿真結(jié)果如圖9所示。在使用規(guī)則切換控制機(jī)制的情況下,當(dāng)泵池液位進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)間時(shí),控制器觸發(fā)切換機(jī)制,在較短的時(shí)間內(nèi)使泵池液位恢復(fù)至安全區(qū)間內(nèi)。在未引入切換控制機(jī)制,僅啟用旋流器給礦壓力控制的情況下,當(dāng)渣漿泵頻率提升時(shí),泵池液位進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)間并進(jìn)一步降低,此時(shí)泵池液位低于危險(xiǎn)區(qū)間最低值,出現(xiàn)“抽空”事故;當(dāng)渣漿泵頻率降低時(shí),泵池液位升高至泵池最高值,出現(xiàn)“冒槽”事故。

圖9 泵池液位仿真曲線(xiàn)對(duì)比Fig.9 Comparison of sump level simulation curve

上述兩種情況下的仿真控制指標(biāo)如表5所示,使用規(guī)則切換控制與僅使用旋流器給礦壓力控制的仿真結(jié)果相比,泵池最高液位hmax降低了0.26 m,最低液位hmin提升了0.19 m,超出安全區(qū)間的累計(jì)值Oa減小了94.9%,平均恢復(fù)至安全區(qū)間內(nèi)的用時(shí)tr減少了79.6%。結(jié)果表明,與僅使用旋流器給礦壓力控制的控制方案相比,使用規(guī)則切換控制的控制方法在面對(duì)階躍擾動(dòng)時(shí),能及時(shí)將泵池液位控制在合理范圍內(nèi),符合安全生產(chǎn)的要求。

表5 泵池液位控制指標(biāo)Table 5 Sump level control index

3.3 水力旋流器給礦濃度過(guò)程控制仿真

根據(jù)旋流器給礦濃度控制回路的模糊PID控制方法,建立如圖10所示的Simulink仿真并進(jìn)行試驗(yàn),并選擇具有相同初始參數(shù)的PI控制器進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。

圖10 水力旋流器給礦濃度過(guò)程仿真結(jié)構(gòu)Fig.10 Simulation structure of hydrocyclone feed concentration process

模擬水力旋流器現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況,給定目標(biāo)濃度為26%,允許誤差區(qū)間為[-0.5%,0.5%],對(duì)模糊PID控制和PI控制引入相同噪聲干擾進(jìn)行控制仿真。仿真結(jié)果中,仿真曲線(xiàn)如圖11所示,控制指標(biāo)如表6所示。與傳統(tǒng)PI控制相比,模糊PID控制的MSE和IAE指標(biāo)分別減小了88.4%和64.5%,超出誤差區(qū)間的累計(jì)值Oa減小了95.6%,超出誤差區(qū)間最大值Omax減小了99.6%?？梢钥闯?模糊PID控制在面對(duì)滯后和擾動(dòng)時(shí)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

表6 水力旋流器給礦濃度控制指標(biāo)對(duì)比Table 6 Comparison of cyclone feed concentration control index

圖11 水力旋流器給礦濃度模糊PID控制與PI控制運(yùn)行曲線(xiàn)對(duì)比Fig.11 Comparison of operation curve of fuzzy-PID and PI control for feed concentration of hydrocyclone

為實(shí)現(xiàn)立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)過(guò)程的遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控,利用相關(guān)軟件設(shè)計(jì)了如圖12所示的磨礦分級(jí)過(guò)程監(jiān)控界面,并通過(guò)工業(yè)通信協(xié)議與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)了對(duì)磨礦分級(jí)過(guò)程工況條件和控制參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖12 磨礦分級(jí)過(guò)程監(jiān)控軟件界面Fig.12 Grinding-classification process monitoring software interface

4 結(jié) 論

(1)基于水力旋流器的給礦壓力與給礦濃度直接影響其分級(jí)效果以及立式攪拌磨機(jī)的磨礦效果,設(shè)計(jì)了針對(duì)旋流器給礦壓力與給礦濃度的控制方法,為立式攪拌磨機(jī)與旋流器磨礦分級(jí)過(guò)程提出了有效的控制方案。

(2)針對(duì)磨礦分級(jí)過(guò)程中旋流器的給礦壓力控制,設(shè)計(jì)了規(guī)則切換PID控制方法,與手動(dòng)控制方法相比,誤差指標(biāo)MSE和IAE分別減小了97%和84.8%,泵池液位的累計(jì)超限程度減小94.9%,恢復(fù)時(shí)間縮短79.6%,在兼顧泵池液位安全的情況下滿(mǎn)足對(duì)旋流器給礦壓力的控制。

(3)針對(duì)旋流器的給礦濃度控制,設(shè)計(jì)了模糊PID控制方法,與傳統(tǒng)PI控制相比,在面對(duì)噪聲擾動(dòng)時(shí)MSE和IAE分別減小了76.2%和51.9%,超出允許誤差區(qū)間的情況減少約90%,表現(xiàn)出更好的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。