球磨机制粉系统的分析与研究

球磨机制粉系统常用控制方法（1）预测控制预测控制的出发点和传统PID控制不同，通常的PID控制是根据过程当前和过去的输出测量值和设定值的偏差来确定当前的控制输入，而预测控制不但利用当前和过去的差值，而且还利用预测模型来预估过程未来的偏差值，以滚动确定当前的最优输入策略。既然球磨机制粉系统是一个大惯性纯迟延的工业过程，因此预测控制可以很好地解决这一控制难题。采用模型控制算法（MAC）对球磨机进行了控制，同时通过引入输出反馈消除静差。具体MAC控制是由被控系统的内部模型、参考模型和控制变量的计算3大部分组成。其中参考模型用于生成参考轨迹，引导被控对象的输出沿着这条期望的平滑的曲线无超调地收敛到给定值，采用预测二步控制算法求解3个回路的最佳控制方案。针对MAC对多变量耦合系统解耦时需要求解大量线性方程问题，提出了一种新型解耦思想，其核心思想是假设Y1，Y2，Y3已被解耦是对立给出的，这样就可使预测时域P1，P2，P3和控制时域M1，M2，M3可根据不同情况而具有不同值。（2）模糊控制模糊控制是一种非线性控制，具有良好的稳定性和较强的鲁棒性，容易与具体生产实践经验相联系，解决未知模型系统的控制问题。因此对于球磨机制粉系统这样大纯滞后、强非线性和不确定性的工业过程，模糊控制是一种十分有效的控制方法。对于球磨机这个三输入三输出多变量系统，如果采用常规的单阶模糊控制势必会造成规则个数过多，例如本系统m=7，n=6，则规则个数为76=117649个，这对于现场控制的硬件要求非常高，即达不到实时控制的目的又不能节省改造成本。假如采用递阶模糊控制

，即第一级系统看作3个独立系统，得到每个变量的初步控制作用量，第二级用作对第一级的3个输出量作调整，这样第一级控制规则总数为72×3=147，第二级控制规则总数为73=343，控制规则总数为490，规则个数就大大减少了。NYNYN步进搜索自寻优控制系统流程图由于球磨机模型的时变特性，导致模糊控制没有良好的鲁棒性，使控制系统对被控对象的摄动反应很强烈。因此，模糊控制往往和其他控制算法相结合，以达到理想的控制效果。中介绍了一种基于PLC的小型分散控制系统（DCS），采用自寻优模糊PI算法，实现对钢球磨煤机的自动控制与运行监视，提高制粉系统的自动化水平。采用了一种模糊控制和PID相结合的方案。根据偏差大小确定采用模糊控制还是PID控制，以确保动态响应和稳态精度。该控制策略采用软测量技术获取磨负荷信息，通过协调器实现对球磨机的磨负荷和出口温度的有效控制，通过控制热、冷风量的比值实现对球磨机入口负压的控制。如示。自寻优控制由于磨煤机最佳工况会因各种因素的影响而改变，因此需要设计的控制系统要具有跟踪工况变化而保持最佳工况的功能。直接以磨煤机单耗减小的方向为调整目标，从而不去考虑磨内存煤量这一比较难以测量的参数，因为从磨煤机负荷特性曲线上看到：最/

超细磨粉机

wty佳料位和最小煤耗是对应的。这种控制方法具有良好的鲁棒性，不管是因为风量、煤种还是因为煤的水分以及球磨机协调其模糊控制器1比制器模糊控制器2软测量控制器磨负荷设定（出口温度设定）入口负压设定入口负压磨负荷出口温度热风量模糊控制器PID控制-e+电厂球磨机制粉系统控制策略综述及研讨李军路张靠社201―振动量；2―功率；3―压差；4―出力球磨机运行特性曲线钢球填充率的改变而导致的最佳料位的漂移（改变），该控制方法都有能很好跟踪最佳工况变化的能力，从而实现最小磨煤单耗的目标。可以采用预估比较的动态步进搜索法，给定一输入信号，然后测量由于输入信号的改变引起输出量变化的大小和方向，辨明方向后，再按需要的方向调节被控对象的输入。对于自寻优控制往往采用计算磨煤单耗作为控制的标准，由于风粉测量目前尚是一个工业难题，所以用给煤量代替出粉量，必然存在一定误差，导致自寻优并不是自寻最优。由球磨机运行特性曲线可知，在最佳料位附近轴瓦振动量的变化接近于零，因此可以利用轴瓦振动量的变化率作为自寻优的参考标准，以提高自寻优控制的精度。由于衬瓦波浪线延伸变形，使得钢球与原煤不能升到预定的角度和高度，钢球装载量不足及各种直径钢球配比不合理等因素均会使钢球与原煤的研磨达不到理想状态，造成无用功增加。因此自寻优值仅是在目前设备条件下的最优，但肯定不是制粉系统经济运行的最优。随着上述影响磨制出力因素的改善，此最优值当大大提高，因此自寻优控制配合质优耐用的衬瓦以及合理的球径配比能取得非常理想的经济效益。解耦控制球磨机系统是一个典型的多变量耦合系统。对温度和负压采用神经元解耦控制器，神经元采用Hebb学习规则和δ规则学习相结合，通过关联搜索对外界的变化作出相应的反应，从而达到了自学习的功能，并且具有较好的解耦性能。文献

提出了对球磨机系统控制的逆系统控制方案和基于分布式人工神经网络的逆系统控制，给出了适于分布式控制的模糊工况划分方法，并对逆系统进行鲁棒PID整合。当前球磨机制粉控制系统的热点研究充分考虑球磨机系统的非线性、强耦合、以及大迟延、大惯性等特性，以非线性智能控制理论为基础，并着力解决系统的耦合问题，充分考虑断煤、堵煤和超温等各种异常工况，提高系统在大范围内的可控性和适应性，不仅单耗最低，更要使制粉系统的总体效率最佳，达到整体上的优化。球磨机制粉控制系统的研究热点主要有以下几个方面。解决球磨机筒内存煤量的软测量问题以音频信号为主，电流、压差、振动、重量等信号为辅，利用信号处理技术与多函数拟合，并反复实验、调整，找到这些参数与球磨机负荷的关系。对于其中的噪声测量，可通过噪声传感器，采用计算机多媒体技术和快速傅里叶分析方法，识别其噪声特征谱，最终达到建立球磨机负荷的稳定、精确的数学模型。优化决策功能的节能控制设计方案对运行中节能降耗而言，决策优化的作用比单纯智能控制更加重要。如果缺乏有效的优化决策，即使自动控制能够投用，其节能效果依然有限。只有充分利用信息，对制粉系统中的风、煤与钢球诸因素进行综合优化，才能最大限度地实现节能降耗的目标。进行球磨机制粉控制系统的编程和仿真应用研究根据球磨机制粉系统的仿真模型和智能控制方法，利用VC++和Matlab等语言作为程序开发和仿真工具，开发相应的控制算法程序和仿真程序，并以某典型的球磨机制粉系统为仿真实例，对该系统的智能控制方案进行仿真应用研究。在电厂信息化系统中嵌入球磨机制粉控制系统将具有优化决策功能的智能化钢球磨煤机