磨煤机控制系统方案

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1、磨煤机控制系统方案1.磨煤机简介1.1概述磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。其中压碎过程消耗的能量最省。研碎过程最费能量。各种磨煤机在制粉过程中都兼有上述的两种或三种方式，但以何种为主则视磨煤机的类型而定。1.2摆动式球磨机模糊控制背景分析磨煤机是制粉系统中的大型重要设备，其安全可靠地运行与最佳工作状况是设计单位所追求。但使用中还存在

2、着一些急待解决的问题，最突出的是难以实现自动控制，运动轨迹过于单一不能有效的粉碎物料。不能运行在最佳经济出力。多变量祸合、多变量时滞和模型时变特性是磨煤机控制的主要困难。由于磨煤机运行具有纯滞后、大惯性和非线性的显著特点，事态特性复杂，数学模型难以建立，采用常规PID调节难以奏效，所以，传统的控制方案大多都是建立在精确测量磨煤机存物料为已知量的基础上，并且是人工手动操作，其经济性完全取决于人员的操作水平、调整能力和工作责任心。这类方法投资大，改装工作量也客观，各制粉系统水平参差不齐，控制效果并不十分明显，不适合我国采用。模糊控制是

3、本世纪70年代才发展起来的一种新型控制算法，其本质是一种非线性控制。它不需要知道被控对象的数学模型，并具有比常规控制系统更好的稳定性和更强的鲁棒性。模糊控制是建立在人工经验基础之上的。对于一个熟练的操作人员，他往往凭借丰富的实践试验，采取适当的对策来巧妙的控制一个复杂过程。若能将这些熟练操作员的实践试验加以总结和描述，并用语言表达出来，就会得到一种定性的、不精确的控制规则。如果用模糊数学将其定量化，就转化为模糊控制算法，从而形成模糊控制理论。1.3模糊控制理论的特点：（1）模糊控制不需要被控对象的数学模型。模糊控制是以人对被控对象

4、的控制经验为依据而设计的控制器，故无须知道被控对象的数学模型。（2）模糊控制是一种反映人类智慧的智能控制方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理是人类智能活动的体现。（3）模糊控制易于被人接受。模糊控制的核心是控制规则，模糊规则是用语言来表示的，如“今天气温高，则今天天气暖和”等，易于被一般人所接受。（4）构造容易。模糊控制规则易于软件实现。（5）鲁棒性和适应性好。通过专家经验设计的模糊规则可以对复杂的对象进行有效的控制。2模糊控制算法的设计2.1

5、球磨过程的数学模型解析球磨过程解析模型最初是由爱泼斯汀(Epstein)在1948年提出的。他从统计观点确定了分别描述颗粒破碎概率的选择函数和破碎产物粒度分布的破裂分布函数，并建立如下微分一积分方程其中，PP(x)是第P次粉碎破碎产物粒径小于x的质量比，B(x，Y)表示粒径为Y的颗粒被粉碎后成粒径为x的颗粒质量比。1962年古丁与麦劳意等人利用贝斯建立的微分方程，将选择函数和分布函数以连续函数形式来表示，建立了偏微分一积分方程。同年，戈得若和奥斯汀对连续粉碎过程建立了如下微分一积分方程菲利浦从纯数学角度对粉碎过程的研究，也得到了同

6、上式相同的模型。以上各种解析模型的建模思想都是基于粉碎选择函数和破裂分布函数，其相互之间也存在着可以用数学演算进行相互转换的规律。迄今，在欧美一些国家中对粉碎过程的研究基本上没有脱离BS模型框架。模型为了解析粉碎过程，引入了大量难以准确测定的选择函数和破裂分布函数，在数学上达到了很完善的程度，但由于缺少磨机操作工艺参数，使模型应用受到了限制。因此，近年来对置身模型进行了改造:以输入能量代替时间参数，将选择函数表示为能量输入与物料滞留量的函数等。基于模糊控制技术的多维摆动式磨煤机控制的控制对象是交流异步电机，这一被控对象具有强非线性

7、、多变量耦合、不确定性和大滞后的特点而且调速系统是一类不确定的复杂系统，其难以获得精确的数学模型，这些问题增加了控制难度，用普通的传统控制算法已不能满足生产工艺的要求[15]。而模糊控制理论为解决这一难题提供了一种新途径。2.2模糊算法模糊控制核心部分为模糊控制器。模糊控制器的控制规律由计算机的程序实现，实现模糊控制算法的过程是这样的：微机采样获取被控制量的精确值，然后将此量和给定值比较得到误差信号E和误差变化率EC。选取误差信号E和误差变化率EC作为模糊控制器的输入量，把输入量的精确量进行模糊化变成模糊量，模糊量可用相应的模糊语

8、言表示。至此，得到了模糊语言集合的子集。再由模糊子集和控制规则（模糊关系）根据推理的合成规则进行模糊决策，得到模糊控制量。为了对被控对象施加精确的控制，还需要将模糊量转换成精确量，这一步骤称为非模糊化处理[17]。得到了精确的数字控制量后，经数模转