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摘要：

礦渣微粉系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)立磨磨機(jī)振動(dòng)較大、不易控制，負(fù)荷波動(dòng)較大、較頻繁等故障，而立磨生產(chǎn)系統(tǒng)又是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的工業(yè)控制系統(tǒng)。鑒于此，提出了用PID模糊控制設(shè)計(jì)立磨料層厚度的智能控制方案。理論研究和仿真結(jié)果表明，該P(yáng)ID模糊控制比人工手動(dòng)控制和常規(guī)PID控制的性能更優(yōu)，并且還具有非線性特征。

關(guān)鍵詞：

礦渣微粉系統(tǒng)；模糊控制；料層厚度；磨內(nèi)壓差

當(dāng)前，在我國(guó)礦渣微粉工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)立磨磨機(jī)振動(dòng)過(guò)大，負(fù)荷波動(dòng)較大、較頻繁等故障，對(duì)礦渣微粉生產(chǎn)的連續(xù)性、可控性和穩(wěn)定性造成了極大的影響。本文用模糊控制PID設(shè)計(jì)了礦渣微粉立磨料層厚度的智能控制方案，并且通過(guò)仿真模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)了立磨料層厚度智能控制算法具有能快速適應(yīng)研究對(duì)象和過(guò)程變化的優(yōu)點(diǎn)。

1立磨運(yùn)行控制要求

在工廠生產(chǎn)中，受立磨磨機(jī)系統(tǒng)控制的參量主要有料層厚度和磨內(nèi)壓差。通常，立磨的正常運(yùn)行是指在確保礦渣微粉的細(xì)度滿足規(guī)定要求的情況下，立磨磨機(jī)的負(fù)荷波動(dòng)和振動(dòng)能極大地減弱，且磨機(jī)的磨內(nèi)壓差處于正常范圍內(nèi)。

2礦渣微粉料層厚度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

立磨料層厚度受磨內(nèi)壓力的影響很大，為了降低磨內(nèi)壓力對(duì)系統(tǒng)仿真精確度的影響，立磨必須處于一致的磨內(nèi)壓力下。考慮到工廠實(shí)際生產(chǎn)中存在較多影響因素，因此，必須確保所使用的智能模糊控制器為FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器。PI、PD控制器運(yùn)用類似的智能控制策略、隸屬函數(shù)定義和各種模糊推理算法，極大地簡(jiǎn)化了PID智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。圖1所示為PID智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

2.1料層厚度模糊控制器的設(shè)計(jì)PID智能控制系統(tǒng)涉及的基本公式。

2.2輸入、輸出參量及其各自的模糊化FC1、FC2輸入?yún)⒘康钠顬閑（kt），偏差變化率為ec（kt），偏差變化加速率為ed（kt）。將這三者分別與各自的量化因子Gp，GI和GD相乘。

2.3模糊推理和控制器的輸出根據(jù)相平面圖，可將模糊控制器輸入?yún)⒘縿澐譃?0個(gè)范圍（IC1～I(xiàn)C20），其基本結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。模糊控制的推理應(yīng)用Lars推理方法，“與”運(yùn)算采用Zadeh中的模糊“與”形式，“或”運(yùn)算采用Lukasiewicz中的模糊“或”形式。據(jù)此在各自范圍內(nèi)求出相應(yīng)的激活度。

3仿真研究

為了證實(shí)本文的設(shè)計(jì)思路是正確的，我們對(duì)人工手動(dòng)控制器、常規(guī)PID控制器和本文的FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器的仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。由工廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，礦渣微粉喂料量與立磨料層厚度和磨內(nèi)壓差有相似輸入/輸出的傳遞函數(shù)關(guān)系。圖3所示為人工手動(dòng)控制誤差近似曲線，圖4所示為一階滯后環(huán)節(jié)在控制器控制下的階躍響應(yīng)曲線（藍(lán)線為常規(guī)PID控制器，紅線為FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器）。由圖3可知，人工手動(dòng)控制的誤差波動(dòng)較大，穩(wěn)定性較差。由圖4可知，常規(guī)PID控制器有較大的超調(diào)量，并伴有震蕩；FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器只有很少的超調(diào)量，并很快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

4總結(jié)

本文提出了一種用FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器來(lái)控制礦渣微粉料層厚度、磨內(nèi)壓差的方案。仿真結(jié)果表明，基于自適應(yīng)調(diào)整因子的FuzzyPI＋FuzzyPD型控制器具有較廣的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍，且動(dòng)靜態(tài)特性、魯棒性、抗干擾能力等均優(yōu)于人工手動(dòng)控制和常規(guī)PID控制，在控制礦渣微粉料層厚度和磨內(nèi)壓差上更具實(shí)用性、有效性和優(yōu)越性。

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作者：王立佳 李勇 單位：南京梅寶新型建材有限公司