模糊控制方法在球磨機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：模糊控制是當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)的控制思想，特別適合對(duì)象參數(shù)難以精確表達(dá)的物理對(duì)象，對(duì)解決不能直接檢測(cè)，但人為可以粗略判斷的事件尤其突出，在選礦廠磨選生產(chǎn)中，球磨機(jī)工作狀態(tài)的參數(shù)很多。且這些參數(shù)時(shí)刻都在發(fā)生變化，模糊控制器根據(jù)參數(shù)的變化或者變化趨勢(shì)進(jìn)行模糊判定，對(duì)應(yīng)每一種變化趨勢(shì)，模糊控制器都會(huì)給出一特定原則，以達(dá)到精確給礦的目的從而實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的精確控制。

關(guān)鍵詞：模糊控制；參數(shù)多；PID；精確

1模糊控制的原理簡(jiǎn)介:

在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。模糊控制就是以模糊數(shù)學(xué)為工具，把控制專家和操作技師的經(jīng)驗(yàn)?zāi)M下來(lái)，通過(guò)模糊控制軟件，將最善于處理模糊概念的人腦思維方法體現(xiàn)出來(lái)，作出正確的判斷， 從而實(shí)現(xiàn)精確控制。

2球磨機(jī)應(yīng)用模糊控制的必要性

由于一段球磨機(jī)磨礦過(guò)程的復(fù)雜性和參數(shù)的時(shí)變性及滯后特性，無(wú)法定量地判斷磨機(jī)的工作狀態(tài)和礦石的性質(zhì)，只能定性地或趨勢(shì)性地判斷，這種判斷是無(wú)法實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的精確控制的。因此，為了實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的精確控制，必須將磨機(jī)的性能，磨礦系統(tǒng)的工藝過(guò)程，礦石性質(zhì)的變化等諸多因素與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，建立模糊控制規(guī)則，進(jìn)行模糊推理，得出模糊推理結(jié)果，反模糊化，與各控制對(duì)象的ＰＩＤ控制相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的精確控制。控制的目的是穩(wěn)定磨機(jī)生產(chǎn)過(guò)程，提高磨機(jī)的處理量，穩(wěn)定旋流器溢流粒度，為下一工序作業(yè)提供有利的條件。

因此我們通過(guò)工藝分析，結(jié)合實(shí)際測(cè)試，優(yōu)化原有的復(fù)雜模型，引入模糊控制理論，選用模糊控制和PID控制相結(jié)合的方法，這樣既可保持PID控制的無(wú)靜差、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，又具有模糊控制對(duì)參數(shù)的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)速度快的特點(diǎn)。

3球磨機(jī)模糊控制的實(shí)現(xiàn)

模糊控制在球磨機(jī)系統(tǒng)中的控制點(diǎn)較多，下面將以球磨機(jī)給礦的模糊控制為例來(lái)闡述一下:

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，反映球磨機(jī)工作狀態(tài)的參數(shù)很多。我們選擇了其中的3個(gè)主要參數(shù)：磨機(jī)聲音、磨機(jī)功率、分級(jí)機(jī)返砂量，作為模糊控制器的輸入，這些參數(shù)時(shí)刻都在發(fā)生變化，而這3個(gè)主要參數(shù)的變化也恰恰反映出了磨機(jī)當(dāng)前的工作狀況。模糊控制器根據(jù)這3個(gè)主要參數(shù)的變化或者變化趨勢(shì)進(jìn)行模糊判定，對(duì)應(yīng)每一種變化趨勢(shì)，模糊控制器都會(huì)給出一特定的給礦原則，然后PID控制器會(huì)根據(jù)這一給礦原則調(diào)整變頻器控制圓盤給料機(jī)，以達(dá)到精確給礦的目的。采用三因素分析判斷磨機(jī)狀態(tài)，避免了單因素檢測(cè)造成的誤判斷的弊端。給礦控制原理如圖１：

在控制實(shí)施過(guò)程中，這些參數(shù)作為磨機(jī)模糊控制器的輸入，而模糊控制器的最后輸出是磨機(jī)給礦量、排礦水及給礦水。這些輸出值經(jīng)限幅處理后作為PID控制器的輸入，PID控制器的輸出指導(dǎo)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。模糊控制器的控制原理如圖２：

經(jīng)過(guò)這種控制方法得到的控制量是一個(gè)連續(xù)量。對(duì)于磨機(jī)給礦過(guò)程來(lái)說(shuō)，這種控制方式實(shí)現(xiàn)了“給礦→磨機(jī)狀態(tài)分析→給礦”這樣一種連續(xù)控制。系統(tǒng)每時(shí)每刻都在分析磨機(jī)的工作狀態(tài)，并根據(jù)分析得到的結(jié)果實(shí)時(shí)給出控制方案。

4應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。

基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，由于出發(fā)點(diǎn)和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異；但一個(gè)系統(tǒng)語(yǔ)言控制規(guī)則卻具有相對(duì)的獨(dú)立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。

模糊控制是基于啟發(fā)性的知識(shí)及語(yǔ)言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于模擬人工控制的過(guò)程和方法，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。

模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對(duì)控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。