原料粉磨自动控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水泥生产技术领域，具体是指一种原料粉磨自动控制方法，利用模糊 PID和Bang-Bang控制方法，改善立磨生产中不能快速跟踪调节从而发明的能够实际应用 的一种自动控制方法。
【背景技术】
[0002] 立磨粉磨过程是一个多变量、大延时、强禪合、非线性的过程，干扰因素多且多变 量禪合，很难建立精确的系统模型来描述其变化。运使得一些控制手段难W获得良好的控 制效果，如常规PID控制不能快速地跟随参数变化进行调节，W至于出现控制效果不佳的 情况。本发明主要针对=个环节进行控制调节：抬落漉，水累开度和喂料量。在水泥生产的 工艺过程中，有多种因素会影响到最终产品的质量，如抬落漉抬落不及时容易导致现场跳 停，需要重启立磨；水累开度阀值调节的不合理容易导致水泥生产质量；喂料量的多少间 接影响磨机电流和W上两个因素等，运些现象都是造成水泥出产的必要因素。如何保证水 泥质量的稳定合格成为相关工程技术人员非常关注的问题。
[0003] 而模糊控制具有不依赖于精确数学模型的特点，适用于非线性、大延时的生产过 程控制。针对立磨的控制问题，本文中提出了基于Bang-Bang和模糊PID的控制器设计方 法。为利用模糊PID超调量小的特点，将模糊控制和PID控制结合成模糊PID，与此同时，采 用Bang-Bang控制方法W加快跟踪误差收敛速度，从而使得立磨控制过程具有稳定的动态 性能，达到精确、快速的控制目的。
[0004] 通过立磨工艺流程分析，可将其控制问题看作W喂料环节为主，喷水环节为辅，具 体可描述为
[0005]
…
[0006] 其中，为主电机机电流；Ui为喂料量给定；X2为料层厚度；X3为出磨溫度；X4为 振幅；U2为水累开度。
[0007] 水泥生产立磨环节控制系统实现的难点主要集中在W下几个方面：
[0008] 1)难W控制磨机振幅稳定在一定范围。
[0009] 磨盘上的物料层必须具有足够的稳定性和保持一定的料层高度，当磨内物料变少 时，磨漉与磨盘会产生频率比较大的振幅，从而导致设备跳停从而影响生产运行。
[0010] 2)难W根据磨机状况来控制物料的给予W保证电流稳定。
[0011] 磨内物料多时，立磨内通风不杨，磨漉与磨盘间的研磨压力增大而引起主电机电 流偏高，可W通过降低喂料量来调整通风量，增加研磨压力。反之，喂料量过低时，主电机电 流会相应地偏低。
[0012] 3)难W准确判断磨机内料层的厚度和磨外综合因素的影响开关水累阀度。
[0013] 料层厚度较薄时，说明物料悬浮在立磨磨腔内上空，振动将加大。若料层厚度较厚 时，会增加磨机振动。料层厚度还受磨内溫度的影响，出磨溫度过高，物料被烘干后变得非 常松散，料层变薄，不容易娠压，加大振动。出口溫度在70~80°C之间正常，主要通过入磨 气体溫度和喷水量控制，其中入磨气体溫度一般变化不大。
【发明内容】
[0014] 针对上述现有技术水泥生产过程中立磨控制方法稀少和控制力不足的问题，本发 明的目的在于提供一种通过避免常规PID中不能快速跟踪参数调节问题，根据模糊控制不 依赖精确数学模型，适用于非线性、大延时生产过程的特点，利用模糊PID和Bang-Bang控 制方法，加快跟踪误差收敛速度，使得立磨控制过程具有稳定的动态性能，从而达到减小磨 机振动、提高产量，W达到精确、快速的控制效果。
[0015] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0016] 本发明方法具有W下步骤：
[0017] 将控制器软件、0PC(0LEforProcessControDClient软件W及与数据库SQL连 接的配置软件W软件包形式挂在操作员站的电脑上。运行之后的自动控制软件，通过0PC Client用户界面与化eelanceOPC-Server连接，并配置相应的数据库名和服务器名进行 数据采集，实现与DCS控制系统通讯连接。经控制器输出的控制增量作用于被控对象，改变 现场参量数值，改善现场生产状况。此控制方法如下：
[0018] 通过立磨工艺流程分析，可将其控制问题看作W喂料环节为主，喷水环节为辅，具 体可描述为
[0019]
(!)
[0020] 其中，为主电机机电流；Ui为喂料量给定；X2为料层厚度；X3为出磨溫度；X4为 振幅；U2为水累开度。
[0021] 对于喂料主环节，本文中采用Bang-Bang控制和模糊PID控制相结合的控制方案， 如式似所示：
[0022]
掛
[0023] 其中，U为控制器的输出；Vi为Bang-Bang控制输出；V2为模糊PID控制输出； e化）I为误差绝对值，阔值e〉0。
[0024] 当实时值与期望值误差大于阔值e时，为快速消除大误差，加速跟踪收敛速度， 采用Bang-Bang控制，PID控制输出为0;当误差小于阔值e时，为了保证稳态时控制精度， 采用PID控制，并利用模糊推理计算PID参数。运样既保证了跟踪误差收敛至任意小的界 内，又缩短了调节时间，能够获得较好的控制效果。
[0025] 对于喷水辅环节，与喷水相关联的因素较多，通过分析现场操作工人的操作规则， 喷水环节可只采用Bang-Bang控制方法来实现控制操作，其控制方案与喂料环节类似。
[0026] 本发明的优点：提出了基于Bang-Bang和模糊PID的控制器设计方法。利用模糊 PID超调量小的特点，将模糊控制和PID控制结合成模糊PID，与此同时，采用Bang-Bang控 制方法W加快跟踪误差收敛速度，从而使得立磨控制过程具有稳定的动态性能，达到精确、 快速的控制目的。
【附图说明】
[0027]图1立式漉压磨粉磨系统工艺流程；
[002引图2控制系统实现结构图；
[0029] 图3Bang-Bang控制延时判断流程图；
[0030] 图4S角隶属度函数曲线；
[0031] 图5喂料环节手动控制趋势曲线图；
[0032] 图6喂料环节自动控制趋势曲线图；
[0033] 图7喷水环节手动控制趋势曲线图；
[0034] 图8喷水环节自动控制趋势曲；
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0036] 利用立磨进行原料粉磨的工艺流程如图1所示。
[0037] 针对立磨的控制问题，本发明提出了基于Bang-Bang和模糊PID的控制器设计方 法。为利用模糊PID超调量小的特点，将模糊控制和PID控制结合成模糊PID，与此同时，采 用Bang-Bang控制方法W加快跟踪误差收敛速度，从而使得立磨控制过程具有稳定的动态 性能，达到精确、快速的控制目的。
[0038] 依据现场水泥行业生产实际操作经验，磨机的稳定运行主要是通过调节总量给定 (喂料量）来保证：料床的稳定与否可导致主电机电流的变化，通过调节抬落漉和喷水量来 使料层厚度、振幅W及出磨溫度稳定在正常范围内。现场与软件连接图如图2所示。所W， 可将立磨控制分为W下=个方面：
[0039]1)抬落漉，磨盘上的物料层必须具有足够的稳定性和保持一定的料层高度，当磨 内物料变少时，磨漉与磨盘会产生频率比较大的振幅，自动抬漉W减小振幅频率避免运一 现象的发生；
[0040] 振幅要求稳定在1. 7mm/sW下，当振幅在1. 7到2之间持续两秒钟也会有抬漉操 作。运样当振幅跳增时，可W保证生产稳定运行。
[0041] 2)喂料量，磨内物料多时，立磨内通风不杨，磨漉与磨盘间的研磨压力增大而引起 主电机电流偏高，可W通过降低喂料量来调整通风量，增加研磨压力。反之，喂料量过低时， 主电机电流会相应地偏低。所W，在其他因素稳定时，可通过控制喂料量来使主电机电流稳 定。
[0042] 3)喷水量，料层厚度较薄时，说明物料悬浮在立磨磨腔内上空，振动加大，可采取 增加磨内喷水量，使物料落在磨盘上从而使料床稳定。若料层厚度较厚时，也会增加磨机振 动，可W减少喷水量，使