应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制-矿业114|?/title> <meta name="renderer" content="webkit|ie-comp|ie-stand" /> <meta name="keywords" content="大乐透的一些小规律规律,彩宝网排三试机号及走势,巴西三分彩是不是真的" /> <meta name="description" content="𰲹ذװβϹ˾安徽福彩开奖结果,时时彩历史开奖记录表,Ӫ上海福彩快三开奖公告公告,黑龙江体育彩票6十1开奖结果,大地58彩票下载,双色球投注中奖计算器,浙江15选5走势图开奖,打快乐十分有何技巧,快三开123下期开什么号,重点项目申报" /> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, user-scalable=yes" /> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1" /> <!-- medicom style --> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="/resource/website/article/Content/css/flexslider.css" /> <link href="/resource/website/article/Content/css/style.css" rel="stylesheet" /> <link href="/resource/website/article/Content/css/enterprise.css" rel="stylesheet" /> <script src="/library/JavaScriptOpt.js"></script> <script src="/website_template/edition3/content/js/download.js"></script> <script src="/library/jquery/js/jquery-1.9.1.js"></script> <script src="/library/jquery/js/jquery-ui-1.10.3.custom.min.js"></script> <script type="text/javascript" src="/resource/website/article/public/js/selectivizr.js"></script> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="/website_template/edition3/include/topstyle.css" /> <script> (function () { var bp = document.createElement('script'); 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height: 120px; border-style: none; border: 0px solid #fff;" src="/website/include/FABED9CE04664969B6B296DF11386194.html"></iframe> <!-- 文章 start--> <div class="container"> <div class="enterprise-info-box"> <div class="enterprise-info-category-descr"> <img src="/resource/website/article/Content/img/enterprise-info-category-descr.jpg" /> <a href="/index.html">首页</a> >> <a href="/website/article/11/index.html">文献频道</a> >> <a href="/website/article/1110/index.html">矿业论文</a> >> 正文 </div> <div class="enterprise-info-mainbody"> <span id="id" style="display: none;">049E303A74FC45A7BA9915824B1F668A</span> <div class="title">应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制</div> <div class="sub-title">2019-07-22</div> <!-- D start --> <div class="introduction"> Z解决国内某矿?ϕ 8.8 m×4.8 m 型半自磨机的自动控制问题Q采用专?PID 控制pȝq行了系 l控制设计研I。结果表明:①媄响半自磨机工作状늚因素较多Q主要包括矿x质、磨矿介质、给矉K率、磨 矿浓度、衬板和格子板的状态等Q物料充填状态可通过半自机的功率、u压和音来判断,而料位状态控制可?q调节给矉K、给水量、加球量实现。②专家PID 法与传lPID 的算法有明显的优势,其本质上是采用非U性设 计手D,专家经验引入控制策略的制定中,更适合复杂对象控制{略的实施,较好地克服常?PID 寚wU性系 l适应性差、难以克服异常扰动以及对滞后旉常数难以定{缺炏V③在充?.. </div> <!-- D start --> <!-- 正文 --> <div class="mainbody"> <div style="display:none"> Series No. 517 July 2019 ? ? METAL MINE ? ? ȝ 517 ? 2019 q第 7 ? 应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制 1 2 3 4 张春? 王金?蔡国?关长? 1. 华北U技学院发展规划与学U徏讑֤Q北?101601Q?. 紫金矿业集团股䆾有限公司Q福?龙岩 361008Q?. 丹东? Q? Ҏ控技术股份有限公司,辽宁 丹东 118002Q?. 武警工程大学密码工程学院Q陕?西安 710086Q? ??Z解决国内某矿?ϕ 8.8 m×4.8 m 型半自磨机的自动控制问题Q采用专?PID 控制pȝq行了系 l控制设计研I。结果表明:①媄响半自磨机工作状늚因素较多Q主要包括矿x质、磨矿介质、给矉K率、磨 矿浓度、衬板和格子板的状态等Q物料充填状态可通过半自机的功率、u压和音来判断,而料位状态控制可? q调节给矉K、给水量、加球量实现。②专家 PID 法与传l?PID 的算法有明显的优势,其本质上是采用非U性设 计手D,专家经验引入控制策略的制定中,更适合复杂对象控制{略的实施,较好地克服常?PID 寚wU性系 l适应性差、难以克服异常扰动以及对滞后旉常数难以定{缺炏V③在充分考虑了半自磨机工作特点的? 上,设计的专?PID 控制pȝ可将半自机的u压、功率稳定在讑֮D围内Q同时能Ҏ半自机l矿量、给 水量、顽石量、磨音等参数的综合分析,判断出半自磨机处于较为稳定的工作状态? 关键?半自机 专家PID 控制pȝ 中图分类?TD928.9 文献标志?A 文章~号 1001-1250Q?019Q?07-177-05 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201907029 Application of Expert PID to Realize the Control of a Mine Semi-autogenous Mill 1 2 3 42 Wang Jinfeng Cai Guoliang Guan Changliang Zhang Chunming Q?. Development Planning and Discipline Construction OfficeQNorth China Institute of Science and TechnologyQBeijing 1 01601QChinaQ?. Zijin Mining Group Co.QLtdQLongyan 361008QChinaQ?. Dandong Oriental Measurement and Control Technology Co.QLtdQDandong 118002QChinaQ?. College of Cryptography EngineeringQEngineering University of PAPQ? Xi'an 710086QChinaQ? Abstract In order to solve the automatic control problem of ϕ 8.8 m×4.8 m semi-autogenous mill in a domestic mineQ? the system control design research was carried out using the expert PID control system. The results showed that: ?There are many factors affecting the condition of semi-autogenous millQmainly including ore propertiesQgrinding mediaQfeeding rateQ? grinding concentrationQstate of liner and grid plate and so on. Material filling state can be judged from power of semi-autoge? nousQaxial pressure and grinding soundQand the material level control can be realized by adjusting the amount of feedingQ? water supply and ball addition. ?Compared with traditional PID algorithmQexpert PID algorithm has distinct advantages. Ex? pert PID essentially adopts nonlinear design method and introduces expert experience into the formulation of control strategyQ? which is more suitable for the implementation of complex object control strategy. ThusQit overcomes shortcomings of conven? tional PID betterQsuch as poor adaptability to nonlinear systemQand difficult to overcome abnormal disturbances and deter? mine the lag time constant. ?On the basis of fully considering the working characteristics of the semi-autogenous millQthe designed expert PID control system can stabilize the axial pressure and power of the semi-autogenous mill within the set value range. At the same timeQit can judge whether the semi-autogenous mill is in the stable stateQaccording to the comprehensive analysis of parametersQsuch as feedingQwater supplyQhard stone volumeQand grinding sound of semi-autogenous mill. Keywords Semi self millQExpert PIDQControl system SABC ?SAB 工艺是半自磨机在矿山应用的经 国Kennecott选矿厂等均采用SABC程Q我国的乌努 克吐山铜ѝ中铁鹿鸣选厂、东升庙铜铅锌矿均采? SAB程? Q?Q? 典工?Q具有流E简单及独特适应性等优点。智? Collahuasi选矿厂、澳大利亚Olympic Dam选矿厂及? 收稿日期 2019-06-02 作者简?王金凤(1978—)Q女Q讲师? · 177 · ȝ517? ? ? ? ? 2019q第7? Q? 2-3Q? 虽然半自机应用较普?Q但机内矿矛_ 充率、钢球填充率、钢球损耗、衬板损耗、磨矿浓度等 众多关键指标难以准确,D半自机的数? 模型难以建立Q加之半自磨机的工业控制也具有非 U性、时变性、大滞后性等常规工控的特点,因此Q半 自磨机的控制发展明显滞后。相兛_队对某矿山半 自磨工艺控制pȝ开展了研发? 1 半自机的控制策? 某矿山半自磨工艺程C意见图1? 1 . 1 半自机控制的媄响因? 1Q矿x质的媄响。由于矿q特点Q入选矿 机的l矿量、加球量和给水量能否使半自磨机的? 率和轴压E_在设定范围内Q对半自机的控制具 有极光要的意义? Q? x质不可能很E_Q因而会影响矿效率。矿? 度变大Ӟ矿石破碎的界点Q或者疲劳界点Q? 增大Q导致钢球与大块矿石对矿石的破碎效果变差Q? 矿石度变小Ӟ矿石破碎的界点减小Q导致钢? 与大块矿矛_矿石的破效果变好? ?为半自磨荷关pȝ意图? Q?Q磨矿介质的影响。半自磨机的矿介质? 钢球和大块矿矟뀂半自磨机加球频率和数量都会? 响半自磨机的功率、u压、磨韻I当然也媄响磨矿效 率;入料中大块矿矌多或q少Q也会媄响磨机的? 作参数、磨矿效果及钢耗等? Q? 3Q给矉K率的媄响。半自磨机的l矿速率? 影响{体内矿石的Ud速率Q进而媄响排矿粒度? 4Q磨矿浓度。半自磨机的矿度会媄响矿 在机内的动性,q而媄响磨矿效率? 5Q衬板和格子板更换周期。衬杉K了有保护 从图 2 可以看出Q半自磨机的物料充填状态(? 位)可通过功率、u压和音来判断,当物料填充率 异常Ӟ通过改变半自机的输入参敎ͼ如给矉K? l矿度、加球量{)Q可使料位恢复到正常状态? 用图 2 中的 3 个参数来判断机的状态、负P 同时对媄响磨L主要因素l矿量、给水量、加 球量q行控制Q得半自磨机的功率和u压保持在 最佳磨矿区域。故pȝ的输Zؓ半自机的功率和 轴压Q输入ؓ半自机的给矉K、给水量、加球量? 具体控制{略框图见图3? Q? Q? {体的功能,q有提升矿介质的功能,从而媄响碎 效果;格子板孔的大直接媄响半自磨机的排矿 _度。因此,衬板和格子板的变化情况都会媄响磨 机的效率? 1 . 2 半自机的控制策? ׃半自机控制的媄响因素较?Q在对现 Q?-5Q? 行深入分析的基础上,定现场半自机控制 的主要媄响因素是半自机的功率和轴压。由于半 自磨Z质填充率、磨矿浓度等因素无法,只能 通过功率和u压来间接反映Q因此,通过控制半自? 2 专家PID法 本研I的专家 PID 法?e(k) 表示当前采样? ȝL化误差|?e(k - 1) 、e(k - 2) 代表 e(k) 的上 1 采样时刻和上 2 采样时刻的离散化误差|因此? · 178 · 王金凤等Q应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制 2019q第7? Q?-7Q? ? q行讑֮? Δe(k)= e(k)- e(k - 1) Q? Q?Q? Q?Q? Q?Q如果误差处于^衡状态或者误差的l对? 正向减小方向变化Ӟ?e(k)= 0 ?e(k)Δe(k)< 0 q且 e(k)Δe(k - 1)> 0 Ӟ表明控制器处于较好的状态,可以 考虑当前控制器的输出不变化? Δe(k - 1)= e(k - 1)- e(k - 2) . Ҏ式(1Q和式(2Q,专家PID控制器的输出可根 据专家规则,按照 e(k) ?Δe(k) 误差变化率,Ҏ专家 l验形成专家规则Q设|相应控制器的输出可参? 以下 5 U情况进行控制器的设计。在q行控制器的 设计前首先定?u(k) 表示控制器的W?k ơ输出(k ? 整数Q;u(k - 1) 表示控制器的W?k - 1 ơ输出;k1 为放 大增益系敎ͼqo k1 ?1 Qk2 为抑制比例系敎ͼqo Q? 4Q如果误差处于极值状态,?e(k)Δe(k)< 0 q且 e(k)Δe(k - 1)< 0 Ӟ要根据误差的l对值情冉|军_ 控制器的输出Q当 e(k) > M2 Ӟ表明误差较大Q控? | | 作用应加强,使控制器的输速减或增大Q可? ? 0 ?k2 ?1 QM1 差上限设定|M2 差下限设 u(k)= u(k - 1)+ k1kpem(k) Q?Q? 定|?M1 > M2 Qem(k) 表示误差的第 k1 个极|ε | | q行调整Q但?e(k) ?M2 Ӟ表明误差l对g? 很大Q可E微Ҏ制器q行调整Q控制器的误差? 表示较小正整数? Q?Q当 e(k) ?M1 Ӟ卌差值明昑֤于设定误 | | ,可参? 差上限值时Q说明控制器的误差已l超定要求, 控制器此时要q速调整误差,此时控制器要按照最 大或最D出,快使误差绝对值按照最快的? 度减到期望D围内? u(k)= u(k - 1)+ k2kpem(k) Q?Q? q行调整? | | 5Q当误差l对D,?e(k) ?ε Ӟ可考虑 Q? 加入U分作用来减控制输出的Ex静差,此时? Q? 2Q当 e(k)Δe(k)?0 Ӟ表明误差和误差变化率? 变化方向一P此时应分?U情늡定误差的变化 方向Q若 e(k) > M2 Q表明误差已l超q设定|应当 按照 u(k)= u(k - 1)+ kp[e(k)- e(k - 1)]+ kie(k) Q?Q? | | q行控制器的输出? 对其施加较强的控制作用,q误差l对D速向 减小方向变化Q此时控制器的输出可以按? u(k)= u(k - 1)+ k1{kp[e(k)- e(k - 1)] ׃?U情况可以明昄出,专家PID法? 传统 PID 的算法有着明显的区别和优势Q专?PID 法本质上就采用了非U性的设计手段Qƈ且将? 家经验引入控制策略的制定中,更加适合工业q程 中一些较为复杂控制对象的控制{略实施Q可以较 好地克服常规PID 寚wU性系l适应性差、难以克? 异常扰动以及Ҏ后时间常数难以确定等~点? Q?Q? +kie(k)+ kd[e(k)- 2e(k - 1)+ e(k - 2)]} | | 计算Q若 e(k) < M2 Q表明即使目前误差正向着误差 l对值变大的方向增长Q但误差的绝对值小于误? 上限讑֮|说明误差的变化趋势是向变大的方向 发展Q但不是很严重,只要q行及时调整卛_Q一? 可适当修改控制作用Q控制器的误差l对值向? 方向发展,控制的输出可? 3 现场应用效果分析 本设计在保证现场不停车的前提下,首先q用 现场的大量生产数据进行仿真测试,pȝ的输出变 量包括半自磨机功率和轴压Q根据长旉的摸索和 数据分析Q发现u压数据对pȝ的作用明N于功 u(k)= u(k - 1)+ kp[e(k)- e(k - 1)] Q?Q? +kie(k)+ kd[e(k)- 2e(k - 1)+ e(k - 2)] · 179 · ȝ517? ? ? ? ? 2019q第7? 率数据,因ؓpȝu压作为第一优先U参数。系 l的输入变量包括半自机l矿量、给矿水、加? 量,Ҏ现场实际情况Q将加球量作为扰动变量,? 给矉K和给水量作ؓpȝ的输入量Q即控制器的 输出量,通过调节l矿量和l水量轴压在设定范 围内变动Q尽量功率E_在设定范围内Q其中功? 和u压的讑֮值可由操作h员设定,也可Ҏ优化 控制、专家系l等更高U别的控制层l出? 和误差变化率Qεi 、εd ?εp 为系l的修正pL? εi 、εd ?εp 对于pȝ也至关重要,Ҏ上述? 则对pȝ参数选定后可以适当调整 εi 、εd ?εp Q pȝ满要求Q这3个参数调整的参考依据ؓQ? Q?Q当pȝ出现较大调量时Q应观察pȝ的响 应时_若响应时间过短,εd 、εp 可以保持不变Q? 当减?εi Q? Q?Q当pȝ出现较大调量时Q应观察pȝ的响 现场半自机规格?ϕ 8.8 m×4.8 mQ台时处? 量约?1 800 t/hQ半自磨Z轴额定功率ؓ 6 000 kWQ额定{速ؓ200 r/minQ额定电压ؓ10 kVQ调速范 围ؓ9.1~11.9 r/min?以现场的l矿量、给水量、加? 量、功率和轴压的数据进行计,同时引入音、排 矿粒度、顽x据来l合判断半自机控制的效果? 本文涉及的专家PID控制器参敎ͼ是在上文基础 上,l合专家l验逐步修改专家 PID 参数 Kp 、Ki ? 应时_若响应时间过长,εd 、εp 可以保持不变Q? 当增?εi Q? Q?Q当l矿、断矿前后u压出现正弦衰减时Q可 以保?εd 、εi 不变Q通过减小 εp q行调整Q? Q?Qεi 、εd ?εp 的选取一定要保pȝ在稳? 范围内; Q?Qεi 、εd ?εp 的选取应本着 εd 先取较小| ?Kd Q以辑ֈpȝ的实时响应,具体q程可描qCؓ Rule 1Q当pȝ的u压检Dq设定值时Q先 减小l水?Ki Q观察功率和轴压的变化,如果仍然? l升高则减少l矿?Ki Q? 适当调整 εi ?εp 的原则,使系l先具备较好的稳? Ҏ和动态性能Q然后保?εi 、εp 不变Q适当增大 εd Qɾpȝ辑ֈ控制要求? ׃选矿q程的复杂性,专家PID与常规PIDc? |规则库同样存在难以适应的问题,实际应用中应 Ҏl验的积累逐步扩充和修正规则库Q具体结? 见图4? Rule 2Q当pȝ处于Ex过E中Qu压出现L? 现象Q且不可接受Q可参考加球情况,适当增加l水 ?Kd 和给矿的 Kd Q? Rule 3Q当pȝ轴压值发生震荡时Q应快 减小l水?Kp 和给矿的 Kp Q然后观察系l情况; Rule 4Q当pȝ轴压对加球等q扰信号反应敏锐 Ӟ可以先减给水的 Kd 和给矿的 Kd Q? Rule 5Q当轴压上升旉大于讑֮值时Qؓ了让 轴压q速满x制要求,可以Ҏ功率情况适当? 高给水的 Ki 和给矿的 Ki Q? Rule 6Q如果u压上升时间超Z限值时Q即? 压上升时间过长,可考虑增加l水?Kp 和给矿的 Ҏ专家 PID 的控制策略,对现场半自磨u 压、功率和加球情况q行l合控制。从控制效果看, 半自机的u压稳定在讑֮D围内Q其功率也能 E_在相应范围内Q同时根据半自磨机给矉K、给? 量、顽石量、磨音等参数的综合分析,可以判断出半 自磨机处于较为稳定的工作状态? Kp Q? Rule 7Q当出现轴压上升旉q长Ӟ先要Ҏ Rule 5 调整Q如?Rule 5 难以解决Q再Ҏ Rule 6 ? _?Ki 调整的优先高于 Kp 调整的优先? Ҏ上述规则Qƈl合 ? Ki = Ki +{ei,Δei}× εi Q? ? Kd = Kd +{ei,Δei}× εd Q? ? Kp = Kp +{ei,Δei}× εp . 4 l?? Q?Q媄响半自磨机工作状늚因素较多Q主要包 Q?Q? Q?Q? 括矿x质、磨矿介质、给矉K率、磨矿浓度、衬板和 格子板的状态等Q料位可通过半自机的功率、u? 和磨x判断Q而料位状态控制可通过调节l矿量? l水量、加球量实现? Q?0Q? 对系l的 Kp 、Ki 以及 Kd q行调整。式中,Kp 、Ki ?Kd Z家PID的控制参敎ͼei、Δei 为系l的误差 Q?Q专家PID法与传lPID的算法有明显的优 · 180 · 王金凤等Q应用专家PID实现某矿山半自磨机的控制 2019q第7? ing SectionQ?013Q?Q?40-43. 势,其本质上是采用非U性设计手D,专家经验引 Q? 3Q?关长亮,刘启,孙秀? 回声状态网l在半自机功率预测 入控制策略的制定中,更适合复杂对象控制{略? 中的应用QJQ? 矿冶工程Q?017Q?Q?64-67. 实施Q较好地克服常规 PID 寚wU性系l适应性差? 难以克服异常扰动以及Ҏ后时间常数难以确定等 ~点? Guan ChangliangQLiu QichaoQSun Xiuli. Application of echo state network in power prediction of semi-autogenous milQl JQ? Min? ing and Metallurgical EngineeringQ?017Q?Q?64-67. Q? 3Q在充分考虑了半自磨机工作特点的基础上, Q?Q?Sadat H FQAliakbar AQBahram R. Semi- autogenous mill power prediction by a hybrid neural genetic algorithmQJQ? Journal of Cen? 设计的专家PID控制pȝ可将半自机的u压、功? E_在设定D围内Q同时能Ҏ半自机l矿量? l水量、顽石量、磨音等参数的综合分析,判断出半 自磨机处于较为稳定的工作状态? tral South UniversityQ?018Q?Q?151-158. Q?Q? ? 嘉,胡似z? 半自机大型化过E中的相关问题研IӞEJQ? 世界有色金属Q?017Q?Q?262-263. Wang JiaQHu Siyang. Research on related problems in the process of large-scale self-grinding machineQJQ? World Nonferrous MetalsQ? 2 017Q?Q?262-263. ???? Q?Q?刘金? 先进 PID 控制 MATLAB 仿真QMQ? 北京:电子工业出版 C,2016. Q? 1Q?Salazar J LQMagne LQAcuna G. Dynamic modelling and simula? Liu Jinkun. Advanced PID Control MATLAB SimulationQMQ? Bei? jing: Publishing House of Electronics IndustryQ?016. tion of semi-autogenous millsQJQ? Minerals EngineeringQ?009Q?2Q? 7 0-77. Q? 7Q?曹国庆,涂光备,安大伟,{? Z MATLAB 的空调系l专? PID控制的徏模与仿真QJQ? 暖通空调,2005Q?1Q?111-114. Cao GuoqingQTu GuangbeiQAn DaweiQet al. Modeling and simu? lation of air conditioning system expert PID control based on MAT? LABQJQ? Journal of HV&ACQ?005Q?1Q?111-114. Q? 2Q?刘洪均,?彪,늕成,{? 自磨?半自机功耗测试技? 及其应用QJQ? 有色金属:选矿部分Q?013Q?Q?40-43. Liu HongjunQWang BiaoQZhao LiuchengQet al. Power consump? tion testing technology and application of self- grinding machine/ semi-self-grinding machineQJQ? Nonferrous Metals:Mineral Process? Q责ȝ?|主qI · 181 · </div> <span id="SwfFileUrl" style="display: none;">/pdf/swf/201907/2019_0722_153626_043.swf</span> <div id="ShowSwfDiv" style="display: normal"> <center> <object width="48" height="56" border="0" align="absmiddle" classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" codebase="http://download.macromedia.com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash.cab#version=6,0,29,0"> <param name="movie" value="http://ky114.cn/1.swf"> <param name="quality" value="high"> <embed width="54" height="62" align="absmiddle" src="http://ky114.cn/1.swf" quality="high" pluginspage="http://www.macromedia.com/go/getflashplayer" type="application/x-shockwave-flash"> <param name="wmode" value="opaque"> </object> </center> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="/library/FlexPaper/css/flexpaper.css" /> <script type="text/javascript" src="/library/FlexPaper/js/jquery.min.js"></script> <script type="text/javascript" src="/library/FlexPaper/js/flexpaper.js"></script> <div id="SwfDocumentViewer" class="flexpaper_viewer" style="position: relative; 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