王曉永 李曉剛

摘要：本文提出了將模糊控制算法應(yīng)用于選礦廠破碎機(jī)給礦優(yōu)化控制，破碎機(jī)的控制系統(tǒng)具有大延時(shí)、大滯后的特點(diǎn)，從而給破碎機(jī)的給礦控制帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，無(wú)法發(fā)揮破碎機(jī)的最佳工作效率。本文提出的控制策略能很好的應(yīng)對(duì)該問(wèn)題，對(duì)提高我國(guó)選礦破碎機(jī)的工作狀況，有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：模糊控制系統(tǒng) 破碎機(jī) 優(yōu)化控制 大延時(shí)

1引言：我國(guó)是礦產(chǎn)資源大國(guó)，但鐵礦原礦品位較低、同一座礦山品位、硬度變化較大，這就給選礦生產(chǎn)帶來(lái)很大難度，而礦山的破碎機(jī)設(shè)備又是處理礦量的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備的處理效率對(duì)于礦山的提質(zhì)、提量是非常關(guān)鍵的設(shè)備。當(dāng)前運(yùn)行的破碎機(jī)設(shè)備往往是機(jī)旁控制，人工控制，破碎效率不高，本文提出的對(duì)破碎機(jī)原有控制系統(tǒng)的升級(jí)策略能很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

2破碎機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)

破碎機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）確定模糊控制器的輸入變量及輸出變量

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，影響破碎機(jī)工作的因素很多。我們選擇了幾個(gè)主要因素其中包括：破碎機(jī)料位、破碎機(jī)功率、破碎返礦量、破碎粒度。模糊控制器的最后輸出是破碎機(jī)給礦量、排礦口等。

（2）設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則

模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)模糊控制器的關(guān)鍵，包括三部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容：選擇描述輸入輸出變量的詞集，定義各模糊變量的模糊子集及建立模糊控制器的控制規(guī)則。

1）選擇描述輸入量模糊狀態(tài)的語(yǔ)言變量。

顯然選擇較多的詞匯，對(duì)每個(gè)變量用較多的狀態(tài)來(lái)描述，制訂規(guī)則時(shí)就比較靈活，控制精度也比較高。但規(guī)則多就會(huì)大大增加程序量及計(jì)算量，控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)，從而會(huì)造成系統(tǒng)的滯后響應(yīng)。一般每個(gè)變量宜選用2～10個(gè)狀態(tài)來(lái)描述。本項(xiàng)目選用7個(gè)狀態(tài)，它們是：極低、低、較低、正常、較高、高、極高。

2）確定模糊控制規(guī)則

在模糊控制中，模糊控制規(guī)則通常是由模糊條件語(yǔ)句來(lái)描述的。模糊控制器的控制規(guī)則是基于專(zhuān)家控制規(guī)則策略，因此模糊規(guī)則的確定是基于現(xiàn)場(chǎng)操作的經(jīng)驗(yàn)和控制專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。根據(jù)模糊語(yǔ)言變量，制訂出如下模糊控制規(guī)則：

IF 礦量 IS 低 AND 電流IS 低AND 功率IS 低AND 料位IS 低 THEN 礦量IS 較高等等

（3） 確定模糊化和非模糊化的方法

模糊化是將精確量轉(zhuǎn)化為模糊量的過(guò)程。模糊控制器的輸出是模糊量，它包含了控制量的各種信息，需要把這些模糊量轉(zhuǎn)變成被控對(duì)象能夠接受的精確的控制量。

1）輸入量的模糊化

輸入量的模糊化首先需確定精確輸入量的基本論域，基本論域確定后可以由事先決定的隸屬函數(shù)計(jì)算輸入值的隸屬度。隸屬函數(shù)以三角形、梯形、正態(tài)型、矩形等給出。

2）輸出量的非模糊化

模糊量的非模糊化過(guò)程，為了充分利用控制器輸出模糊集的所有信息，本項(xiàng)目采用加權(quán)平均判決方法，其中的加權(quán)系數(shù)選擇隸屬函數(shù)，則輸出結(jié)果可表示為：

3 生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)效果分析

傳統(tǒng)手動(dòng)控制效果如下圖：

投入模糊控制算法的控制曲線如下圖：

通過(guò)以上的控制效果對(duì)比，破碎機(jī)進(jìn)行模糊控制算法給礦較傳統(tǒng)的手動(dòng)控制提高了反應(yīng)速度，生產(chǎn)波動(dòng)范圍明顯減少，對(duì)破碎機(jī)效率的提升起到的關(guān)鍵的作用。

4 結(jié)論

破碎機(jī)優(yōu)化控制的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了破碎機(jī)給礦的優(yōu)化，對(duì)于充分發(fā)揮破碎機(jī)的工作效率，起到了重要的技術(shù)支撐作用，同時(shí)，也是減少碳排放的有效手段，對(duì)企業(yè)做好碳達(dá)峰碳中和起到了很好的作用。針對(duì)中國(guó)國(guó)情、廠情，對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，實(shí)用性強(qiáng)，通過(guò)破碎機(jī)優(yōu)化控制的實(shí)施，提高了破碎機(jī)的作業(yè)能力和效率，保證最終產(chǎn)品的合格率，對(duì)其他選礦企業(yè)的破碎機(jī)技術(shù)升級(jí)改造，有很好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

1 《模糊數(shù)學(xué)原理與應(yīng)用》?楊綸標(biāo) 高英儀?華南理工大學(xué)出版社

2 《自動(dòng)控制原理》胡壽松?科學(xué)技術(shù)出版社

3 《計(jì)算機(jī)控制》 劉植楨等?清華大學(xué)出版社

4 王曉永 孫胡生 模糊多變量控制在某選廠浮選液位控制中的應(yīng)用 《現(xiàn)代礦業(yè)》，2014，3，3，183-184.

作者簡(jiǎn)介;

王曉永，男（1977-），工學(xué)碩士，畢業(yè)于東北大學(xué)導(dǎo)航制導(dǎo)與控制專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，研究方向：Backstepping等先進(jìn)控制方法的應(yīng)用，感興趣研究方向：數(shù)字化礦山技術(shù)、選礦過(guò)程控制技術(shù)、智能巡檢機(jī)器人。