探析模糊智能控制在磨礦控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王鵬飛

摘 要：該文介紹了磨礦工藝以及模糊智能控制理論，分析了磨礦工藝的主要特點，最后以磨礦控制系統(tǒng)中磨機給礦量控制子系統(tǒng)為例，較詳細的說明了模糊控制系統(tǒng)如何應(yīng)用于磨礦控制系統(tǒng)，從而進一步證明模糊智能控制系統(tǒng)的巨大潛力。

關(guān)鍵詞：模糊控制 磨礦控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號：TD923 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0098-01

隨著科技的飛速進步，“數(shù)字化”、“智能化”等高新技術(shù)已經(jīng)大量的應(yīng)用于工程實際生產(chǎn)中。自動化生產(chǎn)及檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，深刻地影響和改變著傳統(tǒng)的礦山產(chǎn)業(yè)。選礦的工藝流程含有多個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)間關(guān)系密切，而磨礦作業(yè)是整個流程中起著承上啟下作用的最關(guān)鍵一步。磨礦過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受眾多因素影響，且其中許多因素相互作用、相互制約，使得磨礦過程控制的難度較大。因此，若能借助模糊數(shù)學(xué)理論，實現(xiàn)磨礦效果的提高，對磨礦工藝技術(shù)水平的提高有重大意義。

1 磨礦工藝簡介及其特點

1.1 磨礦工藝

磨礦是礦石選別前的最后加工，利用介質(zhì)和礦石間的沖擊和磨剝，將礦石處理成滿足要求的小顆粒。磨礦的目的是讓組成礦石的有用礦物與脈石礦物達到最大限度的分離，以提供粒度上符合下一選礦工序要求的物料，但要避免過磨現(xiàn)象發(fā)生。后續(xù)工藝所能達到的經(jīng)濟效益很大程度上取決于磨礦作業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，磨礦是選礦廠中一個極重要的作業(yè)。磨礦過程最關(guān)鍵的指標是磨礦粒度的控制，有用礦物的回收率一般會隨著磨礦細度的減小而增加，適當減小磨礦細度可有效提高有用礦物的回收率以及產(chǎn)量。礦石通常需磨細至0.1～0.3 mm，甚至更低。從控制角度看保持磨機給礦量的穩(wěn)定，即使其在小范圍內(nèi)波動，對穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量都十分重要。

1.2 磨礦工藝特點

磨礦作業(yè)是一個影響較多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，變量多而頻繁，加之系統(tǒng)上下料不均、掛料、堵塞等干擾，常常會造成磨礦系統(tǒng)控制失靈。使得現(xiàn)場人員不得不采用降低磨礦速度的方法以求得系統(tǒng)工況正常，但這大大降低了磨礦效率。對選礦廠來說磨礦工藝是全工藝成本最高、耗能最多的環(huán)節(jié)（約占選礦廠的30%～40%左右）。磨礦設(shè)備投資在建設(shè)投資中占有很大的比重。因此，有效改善磨礦作業(yè)，提高磨礦作業(yè)效率，對選礦廠具有重大意義。

2 模糊智能控制

復(fù)雜的被控對象，往往會表現(xiàn)出高度的非線性，不確定性，突變性，使其不易建立精確數(shù)學(xué)模型。對于這種情況，經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制理論等無法達到期望的性能指標。但是，在實際生產(chǎn)操作中，有經(jīng)驗的工人可以憑借自己豐富的工作經(jīng)驗來控制這種復(fù)雜的變換過程，比如手摸、眼看，然后依靠經(jīng)驗做出相應(yīng)調(diào)整使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。所謂模糊智能控制，就是模仿人類大腦的思維對控制器進行設(shè)計，使其具有判斷和處理模糊現(xiàn)象的能力，從而實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的控制。

模糊智能控制可以利用專家控制處理經(jīng)驗，將與工作過程相關(guān)的人類經(jīng)驗和知識轉(zhuǎn)化為控制器的操作，以此來處理分析解決現(xiàn)實生產(chǎn)中的問題。同時，這種系統(tǒng)還具有穩(wěn)定性好﹑適應(yīng)性強﹑控制性能高等特點，因此被廣泛的應(yīng)用于診斷故障，控制工業(yè)過程等領(lǐng)域，成效顯著。對于磨機磨礦這種變量多﹑干擾強﹑非線性強﹑滯后時間長﹑參數(shù)隨時間而不斷變化的過程而言，要提高磨礦作業(yè)效果，必須對磨機負荷和給礦性質(zhì)等因素進行綜合分析判斷，依靠模糊數(shù)學(xué)理論實現(xiàn)作業(yè)自動化控制，對磨機給礦、磨礦濃度、分級溢流濃度和粒度進行優(yōu)化控制，使磨礦作業(yè)一直在最優(yōu)的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。

3 模糊智能控制的應(yīng)用實例

根據(jù)現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗和磨礦運行過程的特點，可將磨礦系統(tǒng)劃分為多個串聯(lián)運行的子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都承擔(dān)著相應(yīng)的任務(wù)，有自己的控制要點和調(diào)節(jié)目標。磨礦系統(tǒng)的子系統(tǒng)包含三部分：磨機給礦量控制子系統(tǒng)，磨機濃度控制子系統(tǒng)，旋流器溢流粒度控制子系統(tǒng)。下面，就以磨機給礦量子系統(tǒng)為例，詳細說明模糊智能控制系統(tǒng)在磨機控制系統(tǒng)中應(yīng)用。

3.1 基于模糊控制的磨機給礦量子系統(tǒng)

選礦廠若想實現(xiàn)生產(chǎn)目標，必須提高磨機處理量，保證磨礦機高效穩(wěn)定的連續(xù)工作，關(guān)鍵在于保持磨機裝載量處于最佳工況和磨機給礦量的連續(xù)均勻。

1）磨機最佳裝載量的模糊判斷

由工程經(jīng)驗可知，電流法檢測磨機裝載量是一種有效成熟的方法。其原理是利用電流變送器，通過檢測磨機電流來反應(yīng)磨機裝載量。電流變化過程近似于一條向下開口的拋物線。一般情況下，磨機電流變送器輸出信號與機內(nèi)負荷成正比，即與裝載量成正比。開始時，球磨機電機電流隨著載量增加明顯上升，但達到某一極值后，隨著裝載量的增加，電流變送器輸出信號反而降低。此極值可被認為是球磨機裝載量的最佳控制點，應(yīng)使裝載量盡量控制在極值點附近，其附近為磨機最佳工作區(qū)。

設(shè)球磨機在某時刻的工作點為（Mi，Ii），下一時刻為Mi+1，Ii+1。磨機電流特性曲線為I=f（Q）。（Mi—i時刻給礦量；Ii—i時刻球磨機電流值）

令K=（Ii-Ii+1）/（Mi+1-Mi）

可由K值來判斷球磨機運行狀況和最佳工作點。方法如下：

（1）當K

（2）當K=O時，磨機工作在極點附近，則可認為i+l時刻就是最佳工作點。記錄此時的給礦量為設(shè)定值。

（3）當K>O時，增加給礦量，電流增加，運行在上升段。

通過設(shè)計模糊控制器對給礦量設(shè)定值進行模糊優(yōu)化即可選出最佳裝載量。

2）磨機給礦量的控制

給礦速度在磨礦系統(tǒng)中是一個重要的控制量。排礦產(chǎn)物中合格粒級數(shù)量會隨著給礦速度的提高而減小，排出的合格粒級數(shù)量卻增加，磨礦效率明顯提高。但是，若給礦速度超過了的某定額，會導(dǎo)致磨礦機發(fā)生超負荷，極大的降低了磨礦機的工作效率。因此，必須保證給礦量的續(xù)均勻。

以磨機裝載量為依據(jù)，結(jié)合前次給礦量和當前返沙量的數(shù)據(jù)關(guān)系，根據(jù)經(jīng)模糊計算得出的當前給礦量數(shù)據(jù)變可以此調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器的輸出頻率，進而有效快速地調(diào)節(jié)給礦機的電機轉(zhuǎn)速，改變給礦量，從而實現(xiàn)給礦量的優(yōu)化控制。

4 結(jié)語

磨礦工藝是整個選礦過程中至關(guān)重要的中心環(huán)節(jié)，其效果的好壞對選礦結(jié)果起著決定性影響，以此磨礦工藝的科技自動化具有重大意義。但是傳統(tǒng)的常規(guī)控制方法并不適用于這類過于復(fù)雜而難以建立數(shù)學(xué)模型的工業(yè)過程，而模糊智能化控制恰恰避開了這些，利用現(xiàn)有經(jīng)驗知識，結(jié)合各種控制相互滲透組合，發(fā)揮了巨大作用，具有廣大的發(fā)展前景。

參考文獻

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