球磨机磨矿回路预测控制模型的设计与实现.doc

描述：球磨机是矿场磨矿过程中的主要设备，对全厂的生产能力与生产效率有很大的影响，球磨机的工作系统非常复杂，传统的球磨机控制方法很难对其起到良 好的控制效果，所以对于球磨机磨矿控制问题的研究十分重要。文章就球... 摘要：球磨机是矿场磨矿过程中的主要设备，对全厂的生产能力与生产效率有很大的影响，球磨机的工作系统非常复杂，传统的球磨机控制方法很难对其起到良?好的控制效果，所以对于球磨机磨矿控制问题的研究十分重要。文章就球磨机磨矿回路预测控制模型进行了研究，提出了相应的策略建议。?　　目前，我国的经济发展十分迅速，对于资源的合理运用十分重要，对于我国来说，我国的矿石资源资源十分丰富，所以磨矿工业对我国来说十分重要。?球磨机是磨矿工业中的主要设备，球磨机利用钢球对矿产原料进行加工，其功能强大、性能稳定，在磨矿工业中，球磨机是最为普遍的磨矿设备，对磨矿工业的发展?有着很重要的作用，所以对于球磨机的研究对于我国现阶段来说十分重要。?　　1?球磨机控制的难点与现状?　　1.1?球磨机控制的难点?　　球磨机的生产工况十分易变，球磨机是一个多变量、大惯性且大延迟的慢时变过程，如果在控制中无法处理好各个变量之间的关系，很容易造成系统的?不稳定。并且球磨机在磨矿过程中还受到矿物材料以及钢球装载量的影响，球磨机的各个变量之间的变动很大，平衡之间存在很大的差异，对于球磨机的控制影响很?大。另外无法很准确的测量球磨机的磨机负荷，最终会导致球磨机的系统控制很不稳定不准确。?　　1.2?球磨机过程控制的现状?　　球磨机的生产工况比较复杂，国内外依然无法很好的做到球磨机的自动控制，现阶段国内外对于球磨机自动控制的研究十分重视，各国科研人员根据球?磨机磨矿的过程，根据其特性设计了一些改进策略以及控制策略，并且相关的策略已经成功的应用到了磨矿工业中，取得了很好的效果。主要的磨矿控制策略有一些?几种：?　　1.2.1?常规的控制策略。（1）PID控制为我国选矿厂最初的磨矿分级回路控制方式，PID控制主要是采用单参数、单回路控制，这种控制方式是我国现今大部分矿场?的磨矿分级回路控制方式；（2）在磨矿分级过程中，存在很明显的纯滞后性，Smith预估器可以很好的解决这一问题，可以很有效的使被控制对象的纯滞后得?到补偿，将PID控制与Smith控制进行很好的结合，可以对磨矿控制回路进行很有效的控制；（3）磨矿分级过程十分复杂，各个变量之间的关系很复杂，并?且存在着很多耦合关联，解耦控制是多变量控制的最重要部分，可以将多变量的系统分解成多个独立的单变量回路。?　　1.2.2?先进的控制策略。（1）自我适应控制，自我适应控制是根据对象的特征变化设计出来的，它可以将对象受环境干扰的影响降到最低，从而使对象进行自我调整适?应，主要分为自我适应控制与自我校正控制；（2）预测控制，相关科研人员根据矿物工业的相关数据信息，并且根据磨矿过程中的原料的性质等特征，对磨矿回路?的变量的自我适应进行了广义的预测控制，并进行了研究；（3）智能控制策略，很多科研人员根据其球磨机的磨矿过程的应用，以及在磨矿回路应用方面的优越?性，提出了一些智能控制策略，并且很多科研人员根据其他的控制方式，进行改善设计出了一些优越的控制方案，并且在实际应用中取得很大的成果，提高了经济效?益。?　　2?球磨机的预测控制策略?　　2.1?磨矿系统过程简介?　　矿石原料经过球磨机的前端磨制后，得到的粗矿浆进入泵池，再由泵池提升到旋流器，将得到的细矿浆进行浮选等操作工序，剩下的粗矿则是进行重新研磨，在进行筛选，球磨机中的矿浆浓度是由给水量与给矿量的比值控制。?　　分级器筛选负荷控制对磨矿产品粒度控制非常重要，分级器筛选负荷越大，磨矿效率越大，当球磨机超负荷，磨矿驱动力开始下降。磨矿系统的主要目?标是，在球磨机保持最大的驱动力的情况下，使球磨机磨矿产品的粒度与磨矿排矿达到设定值，控制变量为球磨机给矿速率和泵池给水速率。?　　根据球磨机的物料平衡机理模型与水力旋流器经验模型的泵池混合模型，研究球磨机原料对磨矿产品的影响来模拟出其特征，根据回路稳定的测量数据，参照球磨机破损率函数以及水力旋流器模型，对比一些相关参数数据，可以建立相应的输入输出模型。?　　2.2?球磨机预测控制的基本原理?　　球磨机的模型预测控制主要是一种计算机算法，通过计算来得到控制器未来的控制量输入情况，并且通过一些预测误差的补偿方式来增强控制系统的准?确性，预测模型、滚动优化以及反馈校正为预测控制算法的三项基本原理：（1）预测模型，这是一种基于模型的控制算法，预测模型主要注重模型的功能，根据被?控制对象的信息以及未来输入进行计算，并且通过计算结果预测出被控制对象的未来输出。只要具有预测信息的功能，都可以视为是预测模型，预测控制模型