模糊控制技术在磨矿分级控制系统中的应用

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1、模糊控制技术在磨矿分级控制系统中的应用摘要：对湿式磨机控制策略进行了研究，分析了选矿自动化成败的关键技术因素，介绍了模糊控制技术在磨矿分级控制系统中的运用以及山东黄金矿业股份有限公司新城金矿实施选矿自动化的成功案例。关键词：模糊控制；自动化；球磨机；磨矿分级中图分类号：O434文献标识码：A山东黄金股份有限公司新城金矿磨矿分级自动控制系统，由新城金矿与丹东东方测控有限公司合作开发，2008年8月投入使用。自动化系统投入运行后，磨机处理能力有了较大提高，磨矿细度比较稳定，为浮选提供了稳定的工艺条件，同时操作工的劳动强度也大为

2、减轻。一、实施磨矿分级自动控制的意义格子型球磨机的外部特性，即有功功率P与磨机装载量W的函数关系见上图，一般认为，磨机工作在最大有功功率时磨矿效率最高，对应于有功功率极值点Pm的装载量Wm为最佳装载量。但在实际运行中，极值点只是一个理想状态，磨机不可能在这种理想状态下长期工作，所以磨机的最佳工况区一般选择在上图的阴影部分。6由于磨机最佳工况区区域狭窄，人工操作时很难做到精确控制，所以磨机不是工作在“饿肚”就是工作在“胀肚”，或在这两种状态之间转换，既降低了磨机的处理能力，也影响了磨矿细度、浓度等工艺指标，成功的自动控制则能

3、保证磨机时刻工作在最佳工况区，从而提高了磨机的处理能力；引入细度闭环控制或浓度闭环控制则能稳定磨矿细度，有利于提高浮选回收率，这就是实施磨矿分级自动控制的意义所在。二、、模糊控制技术是成功实施选矿自动化的关键技术1965年美国控制论专家查德（L.A.Zadeh）提出模糊性概念，创建了模糊集合论。又在1968年～1973年先后提出语言变量、模糊条件语句和模糊算法等概念和方法，使得某些以往只能用自然语言的条件语句形式描述的手动控制规则可以采用模糊条件语句形式来描述，从而使这些规则成为在计算机上可实现的算法。1974年E.H.曼

4、达尼和S.阿西里安成功地把这种想法应用于小型汽轮机的控制，开创了模糊控制先例。此后，模糊控制方法迅速得到推广，被应用于热交换器、水泥窑、交通管理等许多领域。6湿式磨机的内部工作机理十分复杂，各控制变量之间没有确切的函数关系，因此不能建立确定的数学模型，所以传统的控制方法不适用于磨矿分级控制。九十年代后期，国内某些研究机构对湿式磨机的外部特性进行了深入研究，采用模糊控制技术取得了成功。具体做法是：不去试图建立一个确定的数学模型，而是用模糊语言将操作工、专业技术人员的经验编写成一簇模糊指令规则子集（称模糊关系，亦称大前提），形

5、成所谓的“专家知识库”，将检测到的控制对象的输出转换成模糊量（模糊化），进而利用输入输出之间的模糊关系进行模糊推理，模糊推理把检测到的模糊输入（小前提）与模糊关系结合进行判断，将模糊指令进行解模糊，控制执行机构的动作,实现所谓的模糊控制。模糊控制的特点是不需要考虑控制对象的数学模型和复杂情况，仅依据操作工和技术人员的经验制订控制规则即可。凡是可用手动方式控制的系统，一般都可通过模糊控制方法设计出可由PLC执行的模糊控制程序。模糊控制所依据的控制规律是不精确的，模糊关系的运算法则、模糊化、解模糊都带有相当大的任意性。模糊控制

6、的性能和稳定性，难以从理论上作出确切的估计，只能根据实际效果评价。综上所述，模糊控制技术是成功实施选矿自动化的关键技术，是选矿自动化的发展方向。三、新城金矿磨矿分级自动化系统简介6新城金矿磨矿分级自动控制系统采用模糊控制技术，以自动控制取代人工控制，克服矿石性质、钢球添加量、衬板磨损程度等因素的影响，使球磨机装载量始终保持在最佳工作点附近，无胀肚、饿肚现象，提高处理量和台时效率，减轻操作工劳动强度；磨矿细度稳定，符合工艺要求，为下道工序提供合格产品；检测料仓料位，方便生产组织，对重点设备进行运行状态监测，重要部位进行视频监

7、控。下图为磨矿分级自动控制系统示意图。图2、山东黄金矿业股份有限公司新城金矿磨矿分级自动控制系统1、新城金矿磨矿分级工艺新城金矿选矿厂的磨矿分级过程：两个系列Ф2.7×3.6磨机采用闭路磨矿，原矿经皮带给料机到给矿皮带，经给矿皮带核子秤计量后送到球磨机，球磨机中的磨矿浓度由矿量按比例加水间接控制，球磨机排矿通过螺旋分级机进行分级，不合格产品返回到球磨机，合格溢流产品经搅拌槽调浆后进入浮选回路。2、控制系统组成及功能整个磨矿分级的监控管理系统采用Profibus总线方式。开放式、分散性、低成本是Profibus总线最显著的基

8、本特征。根据工艺，控制系统分为管理层、监控层、现场控制层和控制网络四部分。3、新城金矿磨矿分级自控系统功能：1)料仓料位在粉矿仓、磨浮厂房、控制室三地实时显示；2)磨机缺料、胀肚自动声光报警；63)使球磨机装载量保持在最佳工作点附近；4)分级机溢流浓度自动检测、自动控制及现场显示。5)磨矿细度自动检测、