球磨機(jī)制粉系統(tǒng)的分析與研究

1、球磨機(jī)制粉系統(tǒng)常用控制方法（1）預(yù)測控制預(yù)測控制的出發(fā)點(diǎn)和傳統(tǒng)PID控制不同，通常的PID控制是根據(jù)過程當(dāng)前和過去的輸出測量值和設(shè)定值的偏差來確定當(dāng)前的控制輸入，而預(yù)測控制不但利用當(dāng)前和過去的差值，而且還利用預(yù)測模型來預(yù)估過程未來的偏差值，以滾動(dòng)確定當(dāng)前的最優(yōu)輸入策略。既然球磨機(jī)制粉系統(tǒng)是一個(gè)大慣性純遲延的工業(yè)過程，因此預(yù)測控制可以很好地解決這一控制難題。采用模型控制算法（MAC）對球磨機(jī)進(jìn)行了控制，同時(shí)通過引入輸出反饋消除靜差。具體MAC控制是由被控系統(tǒng)的內(nèi)部模型、參考模型和控制變量的計(jì)算3大部分組成。其中參考模型用于生成參考軌跡，引導(dǎo)被控對象的輸出沿著這條期望的平滑的曲線無超調(diào)地收斂到給定

2、值，采用預(yù)測二步控制算法求解3個(gè)回路的最佳控制方案。針對MAC對多變量耦合系統(tǒng)解耦時(shí)需要求解大量線性方程問題，提出了一種新型解耦思想，其核心思想是假設(shè)Y1，Y2，Y3已被解耦是對立給出的，這樣就可使預(yù)測時(shí)域P1，P2，P3和控制時(shí)域M1，M2，M3可根據(jù)不同情況而具有不同值。（2）模糊控制模糊控制是一種非線性控制，具有良好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的魯棒性，容易與具體生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，解決未知模型系統(tǒng)的控制問題。因此對于球磨機(jī)制粉系統(tǒng)這樣大純滯后、強(qiáng)非線性和不確定性的工業(yè)過程，模糊控制是一種十分有效的控制方法。對于球磨機(jī)這個(gè)三輸入三輸出多變量系統(tǒng)，如果采用常規(guī)的單階模糊控制勢必會(huì)造成規(guī)則個(gè)數(shù)過多，例如本

3、系統(tǒng)m=7，n=6，則規(guī)則個(gè)數(shù)為76=117649個(gè)，這對于現(xiàn)場控制的硬件要求非常高，即達(dá)不到實(shí)時(shí)控制的目的又不能節(jié)省改造成本。假如采用遞階模糊控制，即第一級(jí)系統(tǒng)看作3個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，得到每個(gè)變量的初步控制作用量，第二級(jí)用作對第一級(jí)的3個(gè)輸出量作調(diào)整，這樣第一級(jí)控制規(guī)則總數(shù)為723=147，第二級(jí)控制規(guī)則總數(shù)為73=343，控制規(guī)則總數(shù)為490，規(guī)則個(gè)數(shù)就大大減少了。NYNYN步進(jìn)搜索自尋優(yōu)控制系統(tǒng)流程圖由于球磨機(jī)模型的時(shí)變特性，導(dǎo)致模糊控制沒有良好的魯棒性，使控制系統(tǒng)對被控對象的攝動(dòng)反應(yīng)很強(qiáng)烈。因此，模糊控制往往和其他控制算法相結(jié)合，以達(dá)到理想的控制效果。中介紹了一種基于PLC的小型分散控制系統(tǒng)

4、（DCS），采用自尋優(yōu)模糊PI算法，實(shí)現(xiàn)對鋼球磨煤機(jī)的自動(dòng)控制與運(yùn)行監(jiān)視，提高制粉系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。采用了一種模糊控制和PID相結(jié)合的方案。根據(jù)偏差大小確定采用模糊控制還是PID控制，以確保動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)精度。該控制策略采用軟測量技術(shù)獲取磨負(fù)荷信息，通過協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)對球磨機(jī)的磨負(fù)荷和出口溫度的有效控制，通過控制熱、冷風(fēng)量的比值實(shí)現(xiàn)對球磨機(jī)入口負(fù)壓的控制。如示。自尋優(yōu)控制由于磨煤機(jī)最佳工況會(huì)因各種因素的影響而改變，因此需要設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)要具有跟蹤工況變化而保持最佳工況的功能。直接以磨煤機(jī)單耗減小的方向?yàn)檎{(diào)整目標(biāo)，從而不去考慮磨內(nèi)存煤量這一比較難以測量的參數(shù)，因?yàn)閺哪ッ簷C(jī)負(fù)荷特性曲線上看到：最htt

5、p:/ 超細(xì)磨粉機(jī) wty佳料位和最小煤耗是對應(yīng)的。這種控制方法具有良好的魯棒性，不管是因?yàn)轱L(fēng)量、煤種還是因?yàn)槊旱乃忠约扒蚰C(jī)協(xié)調(diào)其模糊控制器1比制器模糊控制器2軟測量控制器磨負(fù)荷設(shè)定（出口溫度設(shè)定）入口負(fù)壓設(shè)定入口負(fù)壓磨負(fù)荷出口溫度熱風(fēng)量模糊控制器PID控制-e+電廠球磨機(jī)制粉系統(tǒng)控制策略綜述及研討李軍路張靠社201振動(dòng)量；2功率；3壓差；4出力球磨機(jī)運(yùn)行特性曲線鋼球填充率的改變而導(dǎo)致的最佳料位的漂移（改變），該控制方法都有能很好跟蹤最佳工況變化的能力，從而實(shí)現(xiàn)最小磨煤單耗的目標(biāo)?？梢圆捎妙A(yù)估比較的動(dòng)態(tài)步進(jìn)搜索法，給定一輸入信號(hào)，然后測量由于輸入信號(hào)的改變引起輸出量變化的大小和方向，辨明方

6、向后，再按需要的方向調(diào)節(jié)被控對象的輸入。對于自尋優(yōu)控制往往采用計(jì)算磨煤單耗作為控制的標(biāo)準(zhǔn)，由于風(fēng)粉測量目前尚是一個(gè)工業(yè)難題，所以用給煤量代替出粉量，必然存在一定誤差，導(dǎo)致自尋優(yōu)并不是自尋最優(yōu)。由球磨機(jī)運(yùn)行特性曲線可知，在最佳料位附近軸瓦振動(dòng)量的變化接近于零，因此可以利用軸瓦振動(dòng)量的變化率作為自尋優(yōu)的參考標(biāo)準(zhǔn)，以提高自尋優(yōu)控制的精度。由于襯瓦波浪線延伸變形，使得鋼球與原煤不能升到預(yù)定的角度和高度，鋼球裝載量不足及各種直徑鋼球配比不合理等因素均會(huì)使鋼球與原煤的研磨達(dá)不到理想狀態(tài)，造成無用功增加。因此自尋優(yōu)值僅是在目前設(shè)備條件下的最優(yōu)，但肯定不是制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最優(yōu)。隨著上述影響磨制出力因素的改善

7、，此最優(yōu)值當(dāng)大大提高，因此自尋優(yōu)控制配合質(zhì)優(yōu)耐用的襯瓦以及合理的球徑配比能取得非常理想的經(jīng)濟(jì)效益。解耦控制球磨機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)典型的多變量耦合系統(tǒng)。對溫度和負(fù)壓采用神經(jīng)元解耦控制器，神經(jīng)元采用Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則和規(guī)則學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過關(guān)聯(lián)搜索對外界的變化作出相應(yīng)的反應(yīng)，從而達(dá)到了自學(xué)習(xí)的功能，并且具有較好的解耦性能。文獻(xiàn)提出了對球磨機(jī)系統(tǒng)控制的逆系統(tǒng)控制方案和基于分布式人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆系統(tǒng)控制，給出了適于分布式控制的模糊工況劃分方法，并對逆系統(tǒng)進(jìn)行魯棒PID整合。當(dāng)前球磨機(jī)制粉控制系統(tǒng)的熱點(diǎn)研究充分考慮球磨機(jī)系統(tǒng)的非線性、強(qiáng)耦合、以及大遲延、大慣性等特性，以非線性智能控制理論為基礎(chǔ)，并著力解決系統(tǒng)的耦

8、合問題，充分考慮斷煤、堵煤和超溫等各種異常工況，提高系統(tǒng)在大范圍內(nèi)的可控性和適應(yīng)性，不僅單耗最低，更要使制粉系統(tǒng)的總體效率最佳，達(dá)到整體上的優(yōu)化。球磨機(jī)制粉控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面。解決球磨機(jī)筒內(nèi)存煤量的軟測量問題以音頻信號(hào)為主，電流、壓差、振動(dòng)、重量等信號(hào)為輔，利用信號(hào)處理技術(shù)與多函數(shù)擬合，并反復(fù)實(shí)驗(yàn)、調(diào)整，找到這些參數(shù)與球磨機(jī)負(fù)荷的關(guān)系。對于其中的噪聲測量，可通過噪聲傳感器，采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和快速傅里葉分析方法，識(shí)別其噪聲特征譜，最終達(dá)到建立球磨機(jī)負(fù)荷的穩(wěn)定、精確的數(shù)學(xué)模型。優(yōu)化決策功能的節(jié)能控制設(shè)計(jì)方案對運(yùn)行中節(jié)能降耗而言，決策優(yōu)化的作用比單純智能控制更加重要。如果缺乏有效的優(yōu)化決策，即使自動(dòng)控制能夠投用，其節(jié)能效果依然有限。只有充分利用信息，對制粉系統(tǒng)中的風(fēng)、煤與鋼球諸因素進(jìn)行綜合優(yōu)化，才能最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。進(jìn)行球磨機(jī)制粉控制系統(tǒng)的編程和仿真應(yīng)用研究根據(jù)球磨機(jī)制粉系統(tǒng)的仿真模型和智能控制方法，利用VC+和Matlab等語言作為程序開發(fā)和仿真工具，開發(fā)相應(yīng)的控制算法程序和仿真程序，并以某典型的球磨機(jī)制粉系統(tǒng)為仿真實(shí)例，對該系統(tǒng)的智能控制方案進(jìn)行仿真應(yīng)用研究。在電廠信息化系統(tǒng)中嵌入球磨機(jī)制粉控制系統(tǒng)將具有優(yōu)化決策功能的智能化鋼球磨煤