Система адаптивного управления одностадийным циклом мокрого измельчения

Система адаптивного управления одностадийным циклом мокрого измельчения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации помола материалов. Может найти применение на обогатительных фабриках черной и цветной металлургии. Позволяет повысить качество управления. Система содержит датчик 1 и задатчик 2 крупности, задатчик 3 модуля отклонения, блок 4 дифференцирования, блоки 5 и 6 определения модуля, логический блок 7, амплитудный детектор 8, масштабные блоки 9, 10, 11, 12, блоки 13, 14, 15, 16, 17 сравнения, блоки 18, 19 памяти, триггер 20, таймер 21, блок 22 формирования выдержки времени, нуль-орган 23, вычислитель 24, регулятор 25, исполнительный механизм 26, регулирующий орган 27 подачи воды в классификатор, ключи 28, 29, 30, блок 31 сложения, фильтры 32, 33, 34, выпрямители 35, 36, блоки 37, 38 умножения, интегратор 39, ограничитель уровня 40. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фила. r

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 41 86306/31-33 (22) 26. 01 .87 (46) 23.05.89. Бюл. N - 19 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Е.К.Бабец, В.П.Хорольский, В.Г.Хорошенький, Т.10,Трач, С.В.Бабец и Л.Л.Тисменецкий (53) 621 .926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 915963, кл. В 02 С 25/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1357072, кл . В 02 С 25/00, 1973. (54) СИСТЕМА АЛАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ОДНОСТАПИЙНЫМ ЦИКЛОМ МОКРОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ 57) Изобретение относится к автоматизации помола материалов, может найти применение на обогатительных

ЛФ 4 878 А1 фабриках черной и цветной металлургии. Позволяет lroRblcHTb качество управления. Система содержит датчик 1 и задатчик 2 крупности, эадатчик 3 модуля отклонения, блок 4 дифференцирования, блоки 5 и 6 определения модуля, логический 6лок 7, амплитудный детектор 8, масштабные блоки

9, 10, 11, 12, блоки 13, 14 15, 16, 17 сравнения, блоки 18, 19 памяти, триггер 20, таймер 21 блок 22 формирования выдержки времени, нуль-орган

23, вычислитель 24, регул ятор 25, исполнительный механизм 26, регулирующего органа 27 подачи воды в классификатор, ключи 28, 29, 30, блок 31 сложения, фильтры 3 2, 33, 34, выпрямители 35, 36, блоки 37, 38 умножения, интегратор 39, ограничитель С: уровня 40, 2 ил., 1480878

40

Изобретение относится к автоматическому управлению нестационарными объектами проМьппленности при помоле материалов и может быть использовано на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии при переработке руд с изменяющимися физико-механическими и текстурно-структурными свойствами, а также в условиях дрейфа статических характеристик технологических агрегатов, вызван- ного их износом.

Цель изобретения — повышение качества управления.

Сущность системы заключается в совокупности признаков, служащих для формирования оптимального по качеству апериодического переходного процесса поддержания заданного значения крупности готового продукта в сливе классификатора за счет активной идентификации нестационарных параметров процесса. Поставленная цель достигается sa счет разделения по времени идентификации и собственно управления, повышения помехозащищенности за счет введения двух ветвей, выделяющйх высокочастотные и низкочастотные спектры контролируемых сигналов. Каждая ветвь состоит иэ полосового фильтра (низких или высоких частот) и двух полупериодных выпрямителей. Разность сигналов двух ветвей с блока сравнения поступает на вход интегратора, величина сигнала на выходе которого используется для дополнительной коррекции закона изменения расхода воды в слив классификатора.

При этом Аиксируются время регулирования Т и момент нулевого расГ согласования между заданным и текущим значениями крупности продукта в сливе классификатора Г (t) = 0 и дается разрешение на проведение новой идентификации при превышении величины т. над трехкратным значением оценки постояннои времени ..1Ä,1 на F

T предыдущей идентификации.

На фиг,l представлена блок-схема предлагаемой системы; на фиг. 2— блок-схема логического блока.

Система содержит датчик 1 крупности, задатчики крупности 2 и модуля отклонения 3, блок 4 дифференцирования, блоки 5 и 6 определения модуля, логический блок 7, амплитудный детектор 8, масштабные блоки 9-12, блоки 13 — 17 сравнения, блоки 18 и 19 памяти, триггер 20, таймер 21, блок 22 формирования выдержки времени, нуль-орган 23, вычислитель 24, регулятор 25, исполнительный механизм 26 ° регулирующий орган 27 подачи воды в классификатор, ключи

28 — 30, блок 31 сложения, фильтр 32, фильтры 33 и 34 низких и высоких частот, выпрямители 35 и 36, блоки

37 и 38 умножения, интегратор 39 и ограничитель 40 уровня. На фиг, 1 также представлены мельница 41 и классификатор 42, являющиеся объектом управления.

В качестве датчика 1 крупности может использоваться ультразвуковой датчик, Логический блок 7 может быть реа.лизован как на цифровых так и на аналоговых элементах, например по схеме фиг, 2. Блок-схема, приведенная на фиг,2, включает два апериодических звена 43 и 44 запаздывания, блоки 45 — 48 сравнения, два логических блока 49 и 50, выполняющих функцию "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", инвертор 51, логический блок И 52 и блок 53 формирования модуля.

Уп ра вл ени е цикл ом и зм ельч ения осуществляют следующим образом.

Перерабатываемая руда, измельченная в мельнице 41, поступает в классифицирующий аппарат 42, где разделяется на крупную фракцию,возвращаемую на доиэмельчение в мельницу

41, и мелкую фракцию, которая в составе выходного продукта цикла со слива классифицирующего аппарата 42 поступает на обогащение.

Величина заданного значения расчетного готового класса крупности в выходном продукте цикла измеряется датчиком 1 крупности н поступает на блок 13 сравнения, где сравнивается с заданным значением от задатчика 2. В блоке 13 сравнения и фильтре 32 выделяется отфильтрованное значение текущего отклонения Е> содержания выбранного класса крупности от заданного значения, а в блоке 5 определения модуля определяется модуль / „ t текущего отклонения Я„. В блоке 4 дифференцирования определяется производная сигнала ошибки F„, а второй блок 6 определения модуля совместно с амплитудным детектором 8, триггером 20

1480878

55 и масштабным блоком 9 выделяет максимальное значение А модуля производной сигнала ошибки /F /., "яксимапьно е 3 нач ение А м одул я и рои зв одной сигнала ошибки определяется в процес5 се активной идентификации, заключающейся в подаче на вход объекта нормировянного скачкообразного воздействия Uc„, определяемого в блоке умножения йо сигналам от блоков 18 и

19 памяти по выражению

KK „Г<, constв где К вЂ” нормирующий множитель, посту- !5 пающий с выхода блока 40;

Ет

К „— старое значение коэффициента пропорциональной части регулятора 25, поступающее с первого выхода блока 18;

F — значение ошибки рассогласования в момент подачи скачка

О, поступающее с первого выхода блока 19.

Вся оперативная информация, необ- 25 ходимая для функционирования адаптивной системы управления циклом измельчения хранится в блоках 18 и 19, представляющих из себя устройства хранения — выборки информации, уст- 30 ройство которых подчинено логике их работы, Блок 19 памяти работает так,что в его регистрах постоянно хранится значение сигналов и с выходов блоков 4 и 32 соответственно, причем a регистрах хранится последнее значение поступившего сигнала с;

Данные с блока 19 памяти считываются с помощью схем коммутации. 40

Блок 18 памяти предназначен для хранения и выборки информации о значениях оценки постоянной времени запаздывания объекта Т и козфАициента К„ в Аормируемом законе управле- 45 ния, Скачкообразное воздействие U „ на изменение расхода воды в слив классифицирующего агрегата подается в момент 1О, определяемый в логическом блоке 7 в момент достижения модуля производной текущего отклонения / Я„/ нулевого значения путем оценки положения системы на фазовой плоскости (E, E ) .

11роцесс идентификации начинается при переходе фазовой траектории через ось Я при выполнении следующих логических условий, проверка которых осуществляется в логическом блоке 7: ъаа1э

Знак (1„,1= Знак с.<„,1, . (2)

Знак =.„ф Знак F- н-1 где (Е > ) — заданное значение модуля величины ошибки (с,) от блока 3.

Выполнение первого условия контролируется блоками Аормирования модуля 53 и сравнения 46 (фиг,2).

Выполнение второго условия в (2) контролируется блоками 43-45, 47, 49 и инвертором 51, В какой-то и-й момент времени на первый вход логического блока 7 с первого выхода блока 19 памяти поступает величина рассогласования Я<„1.

На выходе апериодического звена 43 запаздывания в тот же момент времени Аормируется сигнал, пропорциональный значению величины рассогласования в предыдущий момент времени, т.е. Я<„,1 . Знак величины f „,) определяется при помощи блока 45 сравнения, где сравнивается сигнал

Up <„1, пропорциональный величине и U „= О. Если 11 <,,) ) 11О„, то ня выходе блока 45 сравнения Аормируется сигнал, рянный логической "1, я если „,> c И„„, то на выходе этого блока формируется сигнал логического нуля Знак вели— чины F1„,) определяется в блоке

47 сравнения путем сравнения сигналов 11 1„,1 с блока 44 и опорного напряжения П „= Й янялогично указанному. Соответствие знаков сигналов проверяется логическим блоком ИСКЛЧЧАЕОЕЧЕЕ ИЛИ 49 и ч ер ез инв ертор

51 подается на вход блока И 52. Выполнение третьего условия контролируется блоками 44, 47, 48 и 50.Знак величины Я <„,1 определяется в блоке 47 сравнения, знак величины определяется в блоке 48 сравнения путем сравнения сигнялов,пропорциональных величине, g „,1, и опорного аналогично тому, кяк это определяется в блоке 45 сравнения. Выходные сигналы блоков 47 и 48 сравнения в виде логических нулей или единиц подаются на входы логического блока ИСКЛЕОЧА1ОЯЕЕ ИЛИ 50. Таким образом, на выходе логического блока

50 формируется сигнал логической

14808 и 1„1 не единицы, если знаки Я„ совпадают, т.е.

1, если. Знак E Ф ЗнакЯ,„,1, 5 (3) U

ВЫХ 44

О, если Знак E

= Знаке(и,1 °

Выполнение всех трех логических 10 условий контролируется логическим блоком И 52. Наличие на выходе последнего сигнала логической единицы возможно только при наличии на его ,трех входах сигналов логических 15 единиц, т е е о

Ыг ; если Знак E

1 = Знак E (4)

20 если Знак Е> Ф

Знак -Ь - 1

При выполнении условий (2) сигналы с логического блока 7 поступают

25 на управляющие входы блока 18 памяти, ключей 28 — 30, таймера 21 и блока 22 формирования выдержки времени. В таймере ?1 фиксируется момент времени t + g = t скачкообразноо о 30

ro изменения расхода воды в слив классификатора, где А — величина .запаздывания регулятора 25 с исполнительным механизмом 26 и задвижкой

27, постоянная величина.

Работа блока 22 формирования выдержки времени заключается в задержке выходного управляющего импульса, поступающего на амплитудный детектор 8, на величину времени 0,2 Т,„, где Т вЂ” старое значение оценки

" стар постоянной времени запаздывания объекта с блока 18, При сра батыв анин блока 7, т. е. выполнения условий (2), ключи 28 и 30 закрыты, а ключ 29 открыт, с выхода блока 31 сложения поступает управляющий сигнал на исполнительный механизм 26.

ВЫХ 4

С выдержкой времени < Т, где (0,5, сигнал с выхода блока 22 поступает на амплитудный детектор 8, разрешая поиск. максимального значеHHR модуля производной сигнала ошибки

Работа амплитудного детектора заключается в определении момента появления максимума модуля производ78 6 ной /E (Ф)/ и запоминания этого значенияя, Триггер 20 фиксирует момент, когда модуль производной сигнала ошибки становится меньше предыдущего максимального значения, выделенного в амплитудном детекторе 8. Сигнал с выхода триггера 20 поступает на управляющий вход масштабного блока 9, на выходе которого формируется величина максимального значения модуля производной с учетом перехода объекта на правую ветвь экстремальной характеристики, путем умножения величины значения /Я, при котором сработал триггер 20, на постоянный множитель (1 + - ), где — величина порога различимости при поиске максимума в амплитудном детекторе 8.

На первом выходе таймера 21 формируется новое значение динамического коэффициента ty, которое поступает в вычислитель 24, блок 18 памяти и блок 14 сравнения. На масштабные блоки 11 и 12 с выхода блока 18 памяти поступает старое значение оцен- ки постоянной времени запаздывания объекта Т(„,1. На блок )4 сравнения поступает от масштабного блока 12 величина 3 Т1„,1.

Если Т g3Т<„,1, то управление остается прежним и величина расхода воды в слив классификатора не изменяется. Если 7.„ фТ<„,1, то сигнал с выхода блока 14 поступает на управляющие входы блока 18 памяти, вычислителя 24, входы ключей 28 и

29 и на вход масштабного блока 11.

Ключ 28 открыт, а ключ 29 закрыт, В вычислителе 24 происходит вычисление нового значения коэффициента усиления регулятора 25 по сигналам от блоков 9, 18, 19 и 21 по выражению ст нов К „° F(o)

Кл л Ан Ти

К х где К вЂ” постоянный коэффициент, оп1 ределяемый при первоначальной настройке, зависит от крупности, питання, режима, измельчения и конструктивных особенностей оборудования;

А и Тп — статический и динамич еский параметры объектов управления;

1480878

Кн и сг

К вЂ” новое и старое значения

l7 статич еског о к оэффициента усиления ПИ-регулятора 25, Новое з нач ение к оэффицие íта при интегральной составляющей в формируемом регулятором 25 ПИ-законе управления определяется по выражению нов К К ноВ

g и где Кр. - нормирующий множитель.

Вычислитель 24 осуществляет определение новых значений К„и Кя в формируемом регулятором 25 ПИ— законе управления U(t):

t, Я() + К J K(о)a.<, ° о

На выходе регулятора 25 сформирован сигнал U(1 — управляющее воздействие на измерение расхода воды в слив классификатора, поступающее через блок 31 сложения на исполнительный механизм 26 задвижки 27. 25

Одновременно с этим сигнал с выхода блока 14 сравнения запускает масштабный блок 11, на вход которого от блока 18 памяти поступает старое значение Т<, . В блоке 11 определяется величина 371Ä,1, которая сравнивается в блоке 16 сравнения с текущим значением Т времени регулирования со второго выхода таймера 21, т.е. с временем от момента подачи скачка до момента достижения величиной Я нулевого значения. Если

Т >ЯТ< 0, то сигнал с блока 16 поступает на ключ 30, разрешая проведение новой идентификации. Ло окон- 40 чании переходного процесса E (t)

= 0 срабатывает нуль-орган 23,который приводит в исходное состояние (нулевое) регулятор 25 и таймер 21, Система подготовлена к регулированию на новое изменение динамических и статических свойств объекта регулирования.

Повышение помехозащищенности и качества управления при наличии шумов на выходе, имеющих высокий уровень и широкий спектр, достигается следующим образом, Во всех режимах работы системы сигнал с выхода датчика 1 поступает в две ветви, выделяющие составляющие высокочастотной и низкочастотной частей спектра, Каждая ветвь состоит из полосового фильтра низких

33 и высоких 34 частот и двухполупериодных выпрямителей 35 и 36. Pasность сигналов ветвей с блока 15 сравнения поступает на вход исполнительного органа самонастройки, которым в данном случае является интегратор 39, который перестраивает коэффициент усиления регулятора.Дапес сигнал с выхода интегратора 39 через масштабный блок подается на ограничитель 40 уровня, который пропускает сигнал, максимальная амплитуда которого ограничена некоторым критическим значением, при котором устойчивость системы не нарушена. Пусть коэффициент усиления объекта по каналу управления увеличен по сравнению с номинальным значением. Тогда спектральная характеристика сигнала на входе фильтра 32 деформируе1ся в сторону увеличения высокочастотной части спектра, Это приводит к тому, что интегральная составляющая выпрямленного сигнала высокочастотной ветви становится больше аналогичной, является отрицательной, в результате чего на выходе интегратора 39 получается отрицательное приращение общего коэффициента усиления регулятора, Уменьшение коэффициента усиления объекта приводит к увеличению низкочастотной составляющей спектра на входе анализатора, что вызывает уменьшение рассогласования по абсолютной величине и уменьшение скорости изменения настраиваемого коэффициента регулятора, Перестройка последнего прекращается в случае баланса интегральных составляющих низкочастотной и высокочастотной частей спектра сигнала, Это соответствует сохранению в основном контуре заданного запаса устойчивости.

Повышение качества управления в системе обеспечивается как более точным оцениванием статического А и динамического Т параметров объекта, по которым происходит адаптация настроек Кп и К регулятора 25 системы, так и разделением во времени процессов идентификации и собственно управления, что обеспечивается логикой работы всей системы, а именно согласованной работой ключей

28 и 29. Предлагаемая система управления циклом измельчения позволяет устранить возможные перерегулирования, сохранить устойчивость систе10

80878

15

14 мы и в конечном счете повысить каче-. ство управления процессом.

Учитывая, что между параметрами крупности готового продукта в сливе классификатора и плотности пульпы в сливе классификатора существует тесная корреляционная связь, возможна замена датчика 1 крупности на датчик плотности пульпы.

Введение контура коррекции общего коэффициента усиления системы обеспечивает адаптивную фильтрацию помех и повышает надежность идентификации за счет автоматического изменения общего коэффициента усиления системы во всех. режимах ее работы (как в режиме идентификации, так и в режиме собственно управления).

Применение системы обеспечит повьппенную помехозащищенность регулятора и высокое качество управления, что позволит повысить производительность на 0,3 7 (по готовому нродукту) при одновременном снижении потерь на 0,4 за счет уменьшения переизмельчения.

Формула изобретения

Система адаптивного управления одностадийным циклом мокрого измельчения, включающая датчик и задатчик крупности, четыре блока сравнения, фильтр, блок дифференцирования,два блока определения модуля, амплитудный детектор, триггер, два блока памяти, логический блок, первый блок ,умножения, четыре масштабных блока, блок сложения, интегратор, задатчик модуля отклонения, два ключа, блок формирования выдержки времени, таймер, вычислитель., регулятор и исполнительный механизмы подачи воды в классификатор, причем датчик и задатчик крупности соединены с соответствующими входами первого блока сравнения, выход регулятора соединен с первым входом первого ключа, выход. которого соединен с первым входом блока сложения, выход первого блока сравнения соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входами блока дифференцирования, первого блока определения модуля, первым входом регулятора, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами вычислителя, первый

ЭО

55 вход вычислителя соединен с выходом первого масштабного блока, первый вход которого и первый вход триггера соединены с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом второго блока определения модуля, выход логического блока соединен с первыми входами таймера,блока формирования выдержки времени, первого блока памяти и вторым входом первого ключа, выход фильтра соединен с первым входом второго блока памяти, второй вход которого и вход второго блока определения модуля соединены с выходом блока днфференцирования, первый выход второго блока памяти соединен с первым входом логического блока, выход триггера соединен с вторыми входами первого масштабного блока и таймера, первый выход которого соединен с вторым входом вычислителя, с первым входом второго блока сравнения, выход ко- торого соединен с вторым входом первого блока памяти, с первым входом второго масштабного блока, с третьим входом вычислителя, второй выход которого соединен с третьим входом первого блока памяти, первый выход которого соединен с первым входом первого блока умножения и с четвертым входом вычислителя, второй выход первого блока памяти соединен с вторым входом второго масштабного блока и с входом третьего масштабного блока, выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход второго масштабного блока соединен с первым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнения, входы которого соединены с эадатчиком модуля отклонения и с выходом первого блока определения модуля, второй выход второго блока памяти соединен с вторым входом логического блоха, выход первого ключа соединен с первым входом блока сложения, выход второго ключа соединен с третьим входом второго блока памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления, она снабжена третьим ключом, вторым блоком умножения, ограничителем уровня, нуль-органом,фильтрами низких и высоких частот, двумя

С Аида

&она 1Я

С Уыхода бюагга ts îï

Риг.2

Составитель В,Алекперов

Техред Л.Сердюкова

Корректор 8.Романенко

Редактор И.Горная

Заказ 2610/6 тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГК!!Т СССР

11 3035, . 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-изпатечьский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. 1 агарина, 101

Il

1 выпрямителями и пятым блоком сравнения, причем выход пятого блока сравнения соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом четвертого масштабного блока, выход которого через ограничитель уровня соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока сложения, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, первый вход которого и третий вход второго ключа соединены с выходом логического блока, второй вход первого блока умножения и пятый вход вычислителя соединены с вторым выходом второго блока памяти, выход первого блока умножения соединен с вто480878 12 рым входом третьего ключа, третий вход которого, а также второй вход триггера и третий вход первого ключа соединены с выходом второго блока

5 сравнения, выход фильтра соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с четвертым входом регулятора и третьим входом таймера, второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход второго блока умножения соединен с исполнительным механиз— мом, датчик крупности соединен с входами фильтров низких и высоких частот, выходы которых через соответствукнцие выпрямители соединены с входами пятого блока сравнения.