王鵬飛

摘 要：該文介紹了磨礦工藝以及模糊智能控制理論，分析了磨礦工藝的主要特點(diǎn)，最后以磨礦控制系統(tǒng)中磨機(jī)給礦量控制子系統(tǒng)為例，較詳細(xì)的說明了模糊控制系統(tǒng)如何應(yīng)用于磨礦控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步證明模糊智能控制系統(tǒng)的巨大潛力。

關(guān)鍵詞：模糊控制 磨礦控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD923 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0098-01

隨著科技的飛速進(jìn)步，“數(shù)字化”、“智能化”等高新技術(shù)已經(jīng)大量的應(yīng)用于工程實(shí)際生產(chǎn)中。自動(dòng)化生產(chǎn)及檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，深刻地影響和改變著傳統(tǒng)的礦山產(chǎn)業(yè)。選礦的工藝流程含有多個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)間關(guān)系密切，而磨礦作業(yè)是整個(gè)流程中起著承上啟下作用的最關(guān)鍵一步。磨礦過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受眾多因素影響，且其中許多因素相互作用、相互制約，使得磨礦過程控制的難度較大。因此，若能借助模糊數(shù)學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)磨礦效果的提高，對(duì)磨礦工藝技術(shù)水平的提高有重大意義。

1 磨礦工藝簡(jiǎn)介及其特點(diǎn)

1.1 磨礦工藝

磨礦是礦石選別前的最后加工，利用介質(zhì)和礦石間的沖擊和磨剝，將礦石處理成滿足要求的小顆粒。磨礦的目的是讓組成礦石的有用礦物與脈石礦物達(dá)到最大限度的分離，以提供粒度上符合下一選礦工序要求的物料，但要避免過磨現(xiàn)象發(fā)生。后續(xù)工藝所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益很大程度上取決于磨礦作業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，磨礦是選礦廠中一個(gè)極重要的作業(yè)。磨礦過程最關(guān)鍵的指標(biāo)是磨礦粒度的控制，有用礦物的回收率一般會(huì)隨著磨礦細(xì)度的減小而增加，適當(dāng)減小磨礦細(xì)度可有效提高有用礦物的回收率以及產(chǎn)量。礦石通常需磨細(xì)至0.1～0.3 mm，甚至更低。從控制角度看保持磨機(jī)給礦量的穩(wěn)定，即使其在小范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量都十分重要。

1.2 磨礦工藝特點(diǎn)

磨礦作業(yè)是一個(gè)影響較多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，變量多而頻繁，加之系統(tǒng)上下料不均、掛料、堵塞等干擾，常常會(huì)造成磨礦系統(tǒng)控制失靈。使得現(xiàn)場(chǎng)人員不得不采用降低磨礦速度的方法以求得系統(tǒng)工況正常，但這大大降低了磨礦效率。對(duì)選礦廠來說磨礦工藝是全工藝成本最高、耗能最多的環(huán)節(jié)（約占選礦廠的30%～40%左右）。磨礦設(shè)備投資在建設(shè)投資中占有很大的比重。因此，有效改善磨礦作業(yè)，提高磨礦作業(yè)效率，對(duì)選礦廠具有重大意義。

2 模糊智能控制

復(fù)雜的被控對(duì)象，往往會(huì)表現(xiàn)出高度的非線性，不確定性，突變性，使其不易建立精確數(shù)學(xué)模型。對(duì)于這種情況，經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制理論等無法達(dá)到期望的性能指標(biāo)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)操作中，有經(jīng)驗(yàn)的工人可以憑借自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)來控制這種復(fù)雜的變換過程，比如手摸、眼看，然后依靠經(jīng)驗(yàn)做出相應(yīng)調(diào)整使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。所謂模糊智能控制，就是模仿人類大腦的思維對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其具有判斷和處理模糊現(xiàn)象的能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的控制。

模糊智能控制可以利用專家控制處理經(jīng)驗(yàn)，將與工作過程相關(guān)的人類經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)轉(zhuǎn)化為控制器的操作，以此來處理分析解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的問題。同時(shí)，這種系統(tǒng)還具有穩(wěn)定性好﹑適應(yīng)性強(qiáng)﹑控制性能高等特點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于診斷故障，控制工業(yè)過程等領(lǐng)域，成效顯著。對(duì)于磨機(jī)磨礦這種變量多﹑干擾強(qiáng)﹑非線性強(qiáng)﹑滯后時(shí)間長(zhǎng)﹑參數(shù)隨時(shí)間而不斷變化的過程而言，要提高磨礦作業(yè)效果，必須對(duì)磨機(jī)負(fù)荷和給礦性質(zhì)等因素進(jìn)行綜合分析判斷，依靠模糊數(shù)學(xué)理論實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化控制，對(duì)磨機(jī)給礦、磨礦濃度、分級(jí)溢流濃度和粒度進(jìn)行優(yōu)化控制，使磨礦作業(yè)一直在最優(yōu)的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。

3 模糊智能控制的應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和磨礦運(yùn)行過程的特點(diǎn)，可將磨礦系統(tǒng)劃分為多個(gè)串聯(lián)運(yùn)行的子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)都承擔(dān)著相應(yīng)的任務(wù)，有自己的控制要點(diǎn)和調(diào)節(jié)目標(biāo)。磨礦系統(tǒng)的子系統(tǒng)包含三部分：磨機(jī)給礦量控制子系統(tǒng)，磨機(jī)濃度控制子系統(tǒng)，旋流器溢流粒度控制子系統(tǒng)。下面，就以磨機(jī)給礦量子系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明模糊智能控制系統(tǒng)在磨機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用。

3.1 基于模糊控制的磨機(jī)給礦量子系統(tǒng)

選礦廠若想實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，必須提高磨機(jī)處理量，保證磨礦機(jī)高效穩(wěn)定的連續(xù)工作，關(guān)鍵在于保持磨機(jī)裝載量處于最佳工況和磨機(jī)給礦量的連續(xù)均勻。

1）磨機(jī)最佳裝載量的模糊判斷

由工程經(jīng)驗(yàn)可知，電流法檢測(cè)磨機(jī)裝載量是一種有效成熟的方法。其原理是利用電流變送器，通過檢測(cè)磨機(jī)電流來反應(yīng)磨機(jī)裝載量。電流變化過程近似于一條向下開口的拋物線。一般情況下，磨機(jī)電流變送器輸出信號(hào)與機(jī)內(nèi)負(fù)荷成正比，即與裝載量成正比。開始時(shí)，球磨機(jī)電機(jī)電流隨著載量增加明顯上升，但達(dá)到某一極值后，隨著裝載量的增加，電流變送器輸出信號(hào)反而降低。此極值可被認(rèn)為是球磨機(jī)裝載量的最佳控制點(diǎn)，應(yīng)使裝載量盡量控制在極值點(diǎn)附近，其附近為磨機(jī)最佳工作區(qū)。

設(shè)球磨機(jī)在某時(shí)刻的工作點(diǎn)為（Mi，Ii），下一時(shí)刻為Mi+1，Ii+1。磨機(jī)電流特性曲線為I=f（Q）。（Mi—i時(shí)刻給礦量；Ii—i時(shí)刻球磨機(jī)電流值）

令K=（Ii-Ii+1）/（Mi+1-Mi）

可由K值來判斷球磨機(jī)運(yùn)行狀況和最佳工作點(diǎn)。方法如下：

（1）當(dāng)K

（2）當(dāng)K=O時(shí)，磨機(jī)工作在極點(diǎn)附近，則可認(rèn)為i+l時(shí)刻就是最佳工作點(diǎn)。記錄此時(shí)的給礦量為設(shè)定值。

（3）當(dāng)K>O時(shí)，增加給礦量，電流增加，運(yùn)行在上升段。

通過設(shè)計(jì)模糊控制器對(duì)給礦量設(shè)定值進(jìn)行模糊優(yōu)化即可選出最佳裝載量。

2）磨機(jī)給礦量的控制

給礦速度在磨礦系統(tǒng)中是一個(gè)重要的控制量。排礦產(chǎn)物中合格粒級(jí)數(shù)量會(huì)隨著給礦速度的提高而減小，排出的合格粒級(jí)數(shù)量卻增加，磨礦效率明顯提高。但是，若給礦速度超過了的某定額，會(huì)導(dǎo)致磨礦機(jī)發(fā)生超負(fù)荷，極大的降低了磨礦機(jī)的工作效率。因此，必須保證給礦量的續(xù)均勻。

以磨機(jī)裝載量為依據(jù)，結(jié)合前次給礦量和當(dāng)前返沙量的數(shù)據(jù)關(guān)系，根據(jù)經(jīng)模糊計(jì)算得出的當(dāng)前給礦量數(shù)據(jù)變可以此調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器的輸出頻率，進(jìn)而有效快速地調(diào)節(jié)給礦機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變給礦量，從而實(shí)現(xiàn)給礦量的優(yōu)化控制。

4 結(jié)語

磨礦工藝是整個(gè)選礦過程中至關(guān)重要的中心環(huán)節(jié)，其效果的好壞對(duì)選礦結(jié)果起著決定性影響，以此磨礦工藝的科技自動(dòng)化具有重大意義。但是傳統(tǒng)的常規(guī)控制方法并不適用于這類過于復(fù)雜而難以建立數(shù)學(xué)模型的工業(yè)過程，而模糊智能化控制恰恰避開了這些，利用現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，結(jié)合各種控制相互滲透組合，發(fā)揮了巨大作用，具有廣大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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