探究磨礦分級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)控制策略現(xiàn)狀

（青海西礦信息技術(shù)有限公司，青海 西寧 810000）

隨著工業(yè)自動(dòng)化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)谶M(jìn)行礦物分解的過(guò)程中逐漸運(yùn)用智能化的控制系統(tǒng)來(lái)代替人工操作。智能磨礦分級(jí)自動(dòng)控制充分結(jié)合了人工經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的控制技術(shù)設(shè)備，全面提高磨礦分級(jí)的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能和降低成本的目的[1]。

我國(guó)現(xiàn)階段所運(yùn)用的磨礦分級(jí)自動(dòng)控制策略主要是在單回路控制的基礎(chǔ)上開展的，為進(jìn)一步提高綜合控制和管理水平，以期實(shí)現(xiàn)磨礦分級(jí)的完全智能化控制，因此本文就磨礦分級(jí)控制策略現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析[2]。

1 傳統(tǒng)控制策略

（1）PID控制。PID控制即比例(Proportion)～積分(Integration)～微分(Differentiation)控制，這種控制器是磨礦分級(jí)過(guò)程中應(yīng)用最早的控制機(jī)器，至今為止已有80多年的歷史。這種機(jī)器主要作用是對(duì)磨礦分級(jí)過(guò)程中的給礦、分級(jí)機(jī)溢流、磨礦濃度三方面進(jìn)行單回路控制。應(yīng)用PID控制在磨礦分級(jí)過(guò)程中主要難點(diǎn)是對(duì)（比例—積分—微分）參數(shù)的整定[3]。比例代表對(duì)當(dāng)前信息，在工作中具有糾正偏差的作用；微分具有前饋控制的效果，應(yīng)用較遠(yuǎn)的設(shè)定值進(jìn)行過(guò)程的加速，在接近目標(biāo)處以維持速度實(shí)現(xiàn)過(guò)度調(diào)節(jié)。將比例、積分、微分三者結(jié)合生產(chǎn)需要進(jìn)行融合應(yīng)用，能夠達(dá)到兼容性、靈活性、應(yīng)用便捷的作用和效果。

（2）解禍控制。在磨礦分級(jí)作業(yè)過(guò)程中存在大量的禍合關(guān)聯(lián)作用，例如：給礦量的變化會(huì)影響球磨效率的變化，進(jìn)而影響磨礦濃度、細(xì)度和返沙量等因素的改變；當(dāng)磨礦濃度出現(xiàn)變化，會(huì)造成磨機(jī)的負(fù)荷量變化。因此，在磨礦作業(yè)過(guò)程中就需要應(yīng)用解禍補(bǔ)償器對(duì)參數(shù)進(jìn)行禍合作用，使得一個(gè)控制輸入量只對(duì)應(yīng)相應(yīng)控制的輸出量進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)純粹的單變量控制策略對(duì)磨礦分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

2 現(xiàn)代控制策略

（1）自適應(yīng)控制。自適應(yīng)控制是一種基于數(shù)字模型的控制方法。具體來(lái)講就是通過(guò)對(duì)輸入輸出的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的識(shí)別。隨著生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行不斷穩(wěn)定，在線辨識(shí)率會(huì)提高，從而促進(jìn)模型的識(shí)別準(zhǔn)確率提高，控制的準(zhǔn)確率提高，直至接近于實(shí)際。這種具有自適應(yīng)能力的控制方法，適用于初始階段對(duì)基礎(chǔ)信息較為匱乏的工作環(huán)境中，能有效的提高工作質(zhì)量和效率。

（2）預(yù)測(cè)控制。截止20世紀(jì)70年代仍有很多工程人員在加強(qiáng)對(duì)磨礦分級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)學(xué)建模、自適應(yīng)控制、模糊控制系統(tǒng)辨識(shí)等多方面技術(shù)的研究。為了有效的實(shí)現(xiàn)控制效果，使其達(dá)到實(shí)際工作過(guò)程的預(yù)定目標(biāo)，他們?cè)噲D將模型精度要求通過(guò)在線計(jì)算實(shí)現(xiàn)獲得綜合控制效果的控制方法應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，這就是所謂的預(yù)測(cè)控制。應(yīng)用預(yù)測(cè)控制時(shí)首先是建立基本的模型，實(shí)際工作中它會(huì)根據(jù)預(yù)測(cè)模型滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正三項(xiàng)基本原理共同構(gòu)成滾動(dòng)時(shí)域原理。有相關(guān)研究者根據(jù)預(yù)測(cè)控制中的DMC方法和磨礦分級(jí)自動(dòng)控制過(guò)程進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究，應(yīng)用對(duì)象的界面響應(yīng)作為條件數(shù)據(jù)并進(jìn)行建模分析，通過(guò)DMC滾動(dòng)推移，在模擬控制過(guò)程中實(shí)時(shí)的根據(jù)反饋信息進(jìn)行反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)，消除工作過(guò)程中的影響參數(shù)，系統(tǒng)控制的魯棒性得到了有效的提高，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制優(yōu)化。

3 智能控制策略

（1）模糊控制。模糊控制是指在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，運(yùn)用邏輯語(yǔ)言將控制策略進(jìn)行詳細(xì)的歸納總結(jié)，通過(guò)模糊集合理論和語(yǔ)言變量形成的一種新型控制理論。根據(jù)十七屆國(guó)際選礦會(huì)議的研究，該控制在應(yīng)用中不需要建立完善的模型，主要是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作工的經(jīng)驗(yàn)和操作工藝數(shù)據(jù)，再編制成精確的控制程序應(yīng)用到生產(chǎn)中，有效的降低磨礦分級(jí)過(guò)程中參數(shù)的不確定性、干擾性、非線形、時(shí)變性、延遲性對(duì)于控制系統(tǒng)的影響。

（2）專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是一種全面模擬人類知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的智能推理程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，能夠充分結(jié)合知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)理，將知識(shí)系統(tǒng)與其他操作部分進(jìn)行分離，從而更注重知識(shí)的應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)擁有顯著的區(qū)別，如下表1所示。應(yīng)用專家系統(tǒng)不需要精確的數(shù)字模型，將其應(yīng)用到磨礦分級(jí)的過(guò)程中可以借助于專家系統(tǒng)進(jìn)行磨機(jī)作業(yè)系統(tǒng)的控制，相比傳統(tǒng)和現(xiàn)代控制系統(tǒng)，作業(yè)過(guò)程中礦石的處理量可提高40%左右，能源降低約5%。

表1 專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較

信息類型 確定性 不確定性處理結(jié)果 最優(yōu)解 可接受解適用范圍 無(wú)限制 封閉世界假設(shè)

（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是應(yīng)用人工智能系統(tǒng)對(duì)人工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬，從而在應(yīng)用的過(guò)程中可以模擬人的大腦進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理和信息記憶。很多專家已把它應(yīng)用到磨礦分級(jí)自動(dòng)控制中，并且建立了自適應(yīng)模型。國(guó)外基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的成形的磨礦分級(jí)動(dòng)態(tài)力度的傳感器；國(guó)內(nèi)基于函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論進(jìn)行有效結(jié)合，能有效的克服旋流器相關(guān)參數(shù)波動(dòng)對(duì)于磨礦分級(jí)工作效率的影響，降低對(duì)磨礦濃度和流域力度的影響波動(dòng)、降低對(duì)整個(gè)磨礦分級(jí)過(guò)程的影響等。大量研究表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究出的磨礦分級(jí)控制系統(tǒng)，具有自適應(yīng)性、自治組織和自主學(xué)習(xí)的能力，使得實(shí)際操作變得更精準(zhǔn)，跟蹤性能更好，是現(xiàn)階段最優(yōu)化的磨礦分級(jí)過(guò)程自動(dòng)控制策略。

4 結(jié)語(yǔ)

磨礦分級(jí)自動(dòng)化對(duì)降低球磨機(jī)能耗、提高磨礦分級(jí)效率、實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與節(jié)能的戰(zhàn)略任務(wù)具有實(shí)際意義。近十年來(lái)，隨著控制理論研究、組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在越來(lái)越多的領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟玫骄C合應(yīng)用、發(fā)展和普及。