一种烧结机混合料加水的控制方法与流程

本发明涉及烧结机混合料加水技术领域，尤其涉及一种烧结机混合料加水的控制方法。

背景技术：

烧结混合料时适度的水分可以改善料层的透气性，除使物料成球、改善粒度组成外，水分覆盖在颗粒表面，起到润滑剂作用，使气流通过颗粒间的空隙时所克服的阻力减少，还可以将烧结带限制在一个狭窄的范围内。但是过多的水分会使物料的粒度组成变差，使物料的水汽冷凝严重，过湿层增厚。烧结加水的过程，就是要通过在一次混合机和二次混合机加水，把混合料保持在一定的水分率，达到较好的成球性和透气性。

传统混合机加水自动控制过程如下：根据配料原料计量和测试得到原料原始重量和原料原始含水量，并根据混合加水目标水分率计算出所需的添加水量，以此对混合料的加水量进行前馈控制；然后根据混合机混后水分仪表所测混合料水分率对加水量设定值进行反馈修正，从而构成混合加水流量的前馈加反馈控制系统。反馈控制是对加水流量设定值进行直接修正。加水流量是系统内环控制目标，而系统最终控制目标是混合料目标水分率。现场调试时，反馈修正控制的参数范围较难确定，影响自动控制系统调节参数的确定，导致调试周期延长，加水量设定不够精确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种烧结机混合料加水的控制方法，PID模糊控制系统和混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表相配合，采用按时间先后跟踪的方式进行加水流量计算，以加水流量前馈控制为主，混合料水分率反馈修正为辅的控制结构，较好地解决了现有技术的控制方式其混合加水滞后问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种烧结机混合料加水的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、首先根据混合料的用途设定混合料的目标水分率，将原料在多个下料点下入传输区，通过原料质量称计量原料的进入总量，通过水流量计计量水的进入总量，分批次测量出原始原料水分率；

步骤2、通过在混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表测量混合料的实时水分率；

步骤3、与所述混合水分仪表、所述原料质量称和所述水流量计相连接的PID模糊控制系统，所述PID模糊控制系统包括PID控制模块和模糊计算模块，通过对实时接收到的混合物水分率、原料质量、目标水分率、原始原料水分率和加水质量的数据进行计算并经模糊处理得到加水量设定值进而实现对混合料加水量的精确控制。

作为本技术方案的优选方案之一，通过PID控制模块根据混合料的目标水分率、原料的进入质量和原料原始水分率计算出每次混合的加水量设定值，通过PID控制模块根据所测的混合料的实时水分率、实时加水量和原料的实时加入总量计算出实时的原料原始跟踪水分率，并经模糊处理后得出原料跟踪水分率补正值KD，据此对PID控制模块计算出的加水量设定值进行修正，由控制阀执行上述修正后的加水量设定值。

作为本技术方案的优选方案之一，所述原料跟踪水分率补正值KD的计算首先通过对多个跟踪测量点的实时混合料水分率MI3、实际加水量FI1，加入混合料的实际质量WI计算出对应多个原料原始跟踪水分率MI1，所述原料原始跟踪水分率MI1计算公式为：

多个原料原始跟踪水分率MI1和原料原始水分率MI0经过模糊计算模块，得出原料跟踪水分率补正值KD的修正输出值。

作为本技术方案的优选方案之一，所述模糊计算模块包括模糊化处理、模糊推理处理、模糊规则库和解模糊处理这四个程序，多个所述原料跟踪水分率补正值KD以信号e的形式对应模糊为E，按照确定的模糊规则经模糊推理处理后成为变量U，之后通过解模糊处理还原为数值u，所述数值u为原料跟踪水分率补正值KD。

作为本技术方案的优选方案之一，所述原料跟踪水分率补正值KD具有水分信号偏差e，所述水分信号偏差e的变化范围及真实论域为[-emax,emax]，其目的论域x＝{-n，-n+1,…,0,…3,n-1,n}；

其中，n在0～emax范围内取值，定义量化因子ke＝n/emax

当有偏差信号ei时，可求得x＝ke*ei。

作为本技术方案的优选方案之一，所述PID控制系统还通过对多个跟踪测量点的混合料的实时水分率及实时加入量的数值进行模糊处理得出原水分控制偏差自动修正值PD。

作为本技术方案的优选方案之一，步骤3中的PID模糊控制系统计算出的加水量设定值FI的计算公式为：

其中，MI2：混合料目标水分率；WI：原料质量；MI1：原料原始水分率；KD：原料跟踪水分率补正值；PD：水分控制偏差自动修正值。

作为本技术方案的优选方案之一，所述水分控制偏差自动修正值PD由PID模糊控制系统在混合系统运行10-15分钟后计算，PID模糊控制系统运算水分控制偏差自动修正值PD的周期为3-5分钟。

作为本技术方案的优选方案之一，所述PID模糊控制系统上关于水分控制偏差自动修正值PD的处理逻辑结构上设置有-0.02-+0.02的控制死区，以防止在-0.02-+0.02的正常误差波动区域修正过于频繁。

作为本技术方案的优选方案之一，所述原料原始水分率通过手工测量得出或者通过在运输区设置的多个原料水分仪表测量测量得出。

有益效果：PID模糊控制系统和混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表相配合，采用按时间先后跟踪的方式进行加水流量计算，以加水流量前馈控制为主，混合料水分率反馈修正为辅的控制结构，较好地解决了现有技术的控制方式其混合加水滞后问题，控制的精度和实时性得到了较大提高。通过模糊计算模块处理后的原料跟踪水分率补正值KD和水分控制偏差自动修正值PD后代入PID控制模块进行计算加水量的方式，提高了加水量的反馈修正精确度和反馈修正的效率。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的烧结机混合料加水的控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例2提供的模糊计算模块的结构框图；

图3是本发明实施例2提供的带偏差补正系数的模糊逻辑结构的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种烧结机混合料加水的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、首先根据混合料的用途设定混合料的目标水分率，将原料在多个下料点下入传输区，所述传输区为为将落入的原料运送入混合区域的传输带，所述传输带上设置有用于测量原始原料水分率的原料水分仪表，所述原料质量称安装在下料点上，所述水流量计安装在进水系统的控制阀上，通过原料质量称计量原料的进入总量，通过水流量计计量水的进入总量。

步骤2、通过在混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表测量混合料的实时水分率；通过在运输区设置的多个原料水分仪表测量测量得出原始原料水分率，目标水分率和原始原料水分率之差为计算偏差水分率。

步骤3、所述混合水分仪表、所述原料质量称和所述水流量计均连接在PID模糊控制系统上，所述PID模糊控制系统包括PID控制模块和模糊计算模块，所述PID控制模块通过对实时接收到的混合物水分率、原料质量、目标水分率和加水质量的数据进行计算得出多个加水量设定值，所述多个加水量设定值经模糊处理快速而准确的得到修正后的加水量设定值，进而通过与PID模糊控制系统相连通的进水系统控制阀实现对混合料加水量的精确控制。

PID模糊控制系统和混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表相配合，采用按时间先后跟踪的方式进行加水流量计算，以加水流量前馈控制为主，混合料水分率反馈修正为辅的控制结构，较好地解决了现有技术的控制方式其混合加水滞后问题，控制的精度和实时性得到了较大提高。具体实施时，所述原料原始水分率可以在原来进入下料点之前由人工测量得出。

实施例2

与实施例1不同的是，通过PID控制模块根据所测的混合料的实时水分率、实时加水量和原料的实时加入总量计算出实时的原料原始跟踪水分率，并经模糊处理后得出原料跟踪水分率补正值KD，所述原料跟踪水分率补正值KD的计算首先通过对多个跟踪测量点的实时混合料水分率MI3、实际加水量FI1，加入混合料的实际质量WI计算出对应多个原料原始跟踪水分率MI1，所述原料原始跟踪水分率MI1计算公式为：

多个原料原始跟踪水分率MI1和原料原始水分率MI0经过模糊计算模块，得出原料跟踪水分率补正值KD的修正输出值。

如图2所示，所述模糊计算模块包括模糊化处理、模糊推理处理、模糊规则库和解模糊处理这四个程序，多个所述原料跟踪水分率补正值KD以信号e的形式对应模糊为E，按照确定的模糊规则经模糊推理处理后成为变量U，之后通过解模糊处理还原为数值u，所述数值u为原料跟踪水分率补正值KD。

如图3所示，所述原料跟踪水分率补正值KD具有水分信号偏差e，采用模糊计算模块中带偏差补正系数的模糊逻辑结构进行处理，所述水分信号偏差e的变化范围及真实论域为[-emax,emax]，其目的论域x＝{-n，-n+1,…,0,…3,n-1,n}；

其中，n在0～emax范围内取值，定义量化因子ke＝n/emax

当有偏差信号ei时，可求得x＝ke*ei。其中ke为常量。

在内部论域上，可以定义若干模糊集合来描述模糊概念，即取语言变量的值。以n的值为6为例，对同类事物可按：大、中、小和零来区分，考虑到有正和负之别，常取7个值B、M、S、P、N、Z，符号进行描述为:{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}。

语言变量论域上的模糊子集A用其隶属函数μA(x)来描述，μA(x)可按操作者和专家经验或用模糊统计法来确定，也有按照正态函数来确定的，隶属度μA(x)赋值见表一。

表一 隶属度函数μ(x)的赋值表

具体实施时，用于计算偏差补正系数KD值的推理的模糊规则库，根据加水工艺及工况，确定原料跟踪水分率补正值KD的模糊子集A(KD)的模糊规则库如表二所示，根据规则库来确定原料跟踪水分率补正值KD的真实值，从而可以准确的反馈加水量，控制加水量。

表二 偏差补正KD的模糊子集A(KD)的模糊规则库

为了进一步对加水量进行精确控制，所述PID模糊控制系统还通过对多个跟踪测量点的混合料的实时水分率及实时加入量的数值进行模糊处理得出原水分控制偏差自动修正值PD。为了保证混合机运行的平稳性，所述水分控制偏差自动修正值PD由PID模糊控制系统在混合系统运行10-15分钟后计算，PID模糊控制系统运算水分控制偏差自动修正值PD的运算周期为3-5分钟。所述水分控制偏差自动修正值PD的取值范围为(-3％-+3％)。所述，所述所述PID模糊控制系统上关于水分控制偏差自动修正值PD的处理逻辑结构上设置有-0.02-+0.02的控制死区，以防止在-0.02-+0.02的正常误差波动区域修改过于频繁。所述正常误差波动指本领域技术或设备上所不能完全达到的精准控制。

进而通过PID控制模块，据此对PID控制模块计算出的加水量设定值进行修正，由控制阀执行上述修正后的加水量设定值。

在模糊计算模块得出原料跟踪水分率补正值KD和水分控制偏差自动修正值PD的模糊处理值后，并反馈到PID控制模块，由PID控制模块根据混合料的目标水分率、原料的进入质量和原料原始水分率计算出每次混合的加水量，加水量设定值FI的计算公式为：

其中，MI2：混合料目标水分率；WI：原料质量；MI1：原料原始水分率；KD：原料跟踪水分率补正值；PD：水分控制偏差自动修正值。

综上所述，PID模糊控制系统和混合区域设置的多个跟踪测量点的混合水分仪表相配合，采用按时间先后跟踪的方式进行加水流量计算，以加水流量前馈控制为主，混合料水分率反馈修正为辅的控制结构，较好地解决了现有技术的控制方式其混合加水滞后问题，控制的精度和实时性得到了较大提高。通过模糊计算模块处理后的原料跟踪水分率补正值KD和水分控制偏差自动修正值PD后代入PID控制模块进行计算加水量的方式，提高了加水量的反馈修正精确度和反馈修正的效率。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。