模糊控制方法在球磨機系統(tǒng)中的應用

摘要：模糊控制是當今國際先進的控制思想，特別適合對象參數(shù)難以精確表達的物理對象，對解決不能直接檢測，但人為可以粗略判斷的事件尤其突出，在選礦廠磨選生產(chǎn)中，球磨機工作狀態(tài)的參數(shù)很多。且這些參數(shù)時刻都在發(fā)生變化，模糊控制器根據(jù)參數(shù)的變化或者變化趨勢進行模糊判定，對應每一種變化趨勢，模糊控制器都會給出一特定原則，以達到精確給礦的目的從而實現(xiàn)磨機的精確控制。

關鍵詞：模糊控制；參數(shù)多；PID；精確

1模糊控制的原理簡介:

在傳統(tǒng)的控制領域里，控制系統(tǒng)動態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關鍵，系統(tǒng)動態(tài)的信息越詳細，則越能達到精確控制的目的。然而，對于復雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動態(tài)，因此便嘗試著以模糊數(shù)學來處理這些控制問題。模糊控制就是以模糊數(shù)學為工具，把控制專家和操作技師的經(jīng)驗模擬下來，通過模糊控制軟件，將最善于處理模糊概念的人腦思維方法體現(xiàn)出來，作出正確的判斷， 從而實現(xiàn)精確控制。

2球磨機應用模糊控制的必要性

由于一段球磨機磨礦過程的復雜性和參數(shù)的時變性及滯后特性，無法定量地判斷磨機的工作狀態(tài)和礦石的性質(zhì)，只能定性地或趨勢性地判斷，這種判斷是無法實現(xiàn)磨機的精確控制的。因此，為了實現(xiàn)磨機的精確控制，必須將磨機的性能，磨礦系統(tǒng)的工藝過程，礦石性質(zhì)的變化等諸多因素與生產(chǎn)實踐結合起來，建立模糊控制規(guī)則，進行模糊推理，得出模糊推理結果，反模糊化，與各控制對象的ＰＩＤ控制相結合，從而實現(xiàn)磨機的精確控制?？刂频哪康氖欠€(wěn)定磨機生產(chǎn)過程，提高磨機的處理量，穩(wěn)定旋流器溢流粒度，為下一工序作業(yè)提供有利的條件。

因此我們通過工藝分析，結合實際測試，優(yōu)化原有的復雜模型，引入模糊控制理論，選用模糊控制和PID控制相結合的方法，這樣既可保持PID控制的無靜差、穩(wěn)定性好的特點，又具有模糊控制對參數(shù)的適應性和調(diào)節(jié)速度快的特點。

3球磨機模糊控制的實現(xiàn)

模糊控制在球磨機系統(tǒng)中的控制點較多，下面將以球磨機給礦的模糊控制為例來闡述一下:

在實際生產(chǎn)過程中，反映球磨機工作狀態(tài)的參數(shù)很多。我們選擇了其中的3個主要參數(shù)：磨機聲音、磨機功率、分級機返砂量，作為模糊控制器的輸入，這些參數(shù)時刻都在發(fā)生變化，而這3個主要參數(shù)的變化也恰恰反映出了磨機當前的工作狀況。模糊控制器根據(jù)這3個主要參數(shù)的變化或者變化趨勢進行模糊判定，對應每一種變化趨勢，模糊控制器都會給出一特定的給礦原則，然后PID控制器會根據(jù)這一給礦原則調(diào)整變頻器控制圓盤給料機，以達到精確給礦的目的。采用三因素分析判斷磨機狀態(tài)，避免了單因素檢測造成的誤判斷的弊端。給礦控制原理如圖１：

在控制實施過程中，這些參數(shù)作為磨機模糊控制器的輸入，而模糊控制器的最后輸出是磨機給礦量、排礦水及給礦水。這些輸出值經(jīng)限幅處理后作為PID控制器的輸入，PID控制器的輸出指導系統(tǒng)中的執(zhí)行機構進行調(diào)節(jié)。模糊控制器的控制原理如圖２：

經(jīng)過這種控制方法得到的控制量是一個連續(xù)量。對于磨機給礦過程來說，這種控制方式實現(xiàn)了“給礦→磨機狀態(tài)分析→給礦”這樣一種連續(xù)控制。系統(tǒng)每時每刻都在分析磨機的工作狀態(tài)，并根據(jù)分析得到的結果實時給出控制方案。

4應用效果評價

模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關專家的知識，在設計中不需要建立被控對象的精確的數(shù)學模型，因而使得控制機理和策略易于接受與理解，設計簡單，便于應用。

基于模型的控制算法及系統(tǒng)設計方法，由于出發(fā)點和性能指標的不同，容易導致較大差異；但一個系統(tǒng)語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。

模糊控制是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強控制系統(tǒng)的適應能力，使之具有一定的智能水平。

模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。