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淺談模糊控制在排礦閥門(mén)控制中的應用
摘 要:礦山企業(yè)要達到節能減排的目標,需要對選礦設備進(jìn)行改進(jìn)。利用模糊控制系統對排礦閥門(mén)進(jìn)行最佳控制,達到了上述目的。這種方法不需要對控制模型進(jìn)行精確的描述,就能很好地解決非線(xiàn)性、大時(shí)滯、變參數對象的控制問(wèn)題,能廣泛應用于各種控制系統。
關(guān)鍵詞:PID控制模糊控制單片機
中圖分類(lèi)號:TP273.4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)03-0015-01
選礦廠(chǎng)要調整精礦排礦閥門(mén)(膠堆、閘門(mén))閥位的大小,以便相對保證精礦品位和金屬回收率的最佳值。在生產(chǎn)實(shí)踐中, 而當給礦量等指標變化頻繁時(shí),磁選機選別指標則急劇惡化進(jìn)而影晌到選別作業(yè)給礦的穩定。隨著(zhù)模糊控制理論的成熟,我們在原控制系統的基礎上加入模糊控制器提高控制精度,達到節能減排效果。
1、模糊PID控制原理
1.1 PID控制原理技術(shù)介紹
在工程實(shí)際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制,簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制,又稱(chēng)PID調節。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史,它以其結構簡(jiǎn)單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握,或得不到精確的數學(xué)模型時(shí),控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí),系統控制器的結構和參數必須依靠經(jīng)驗和現場(chǎng)調試來(lái)確定,這時(shí)應用PID控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個(gè)系統和被控對象,或不能通過(guò)有效的測量手段來(lái)獲得系統參數時(shí),最適合用PID控制技術(shù)。PID控制,實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的,PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數整定的方法很多,概括起來(lái)有兩大類(lèi):一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學(xué)模型,經(jīng)過(guò)理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用,還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調整和修改。二是工程整定方法,它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗,直接在控制系統的試驗中進(jìn)行,且方法簡(jiǎn)單、易于掌握,在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法,主要有臨界比例法、反應曲線(xiàn)法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn), 其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗,然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數,都需要在實(shí)際運行中進(jìn)行最后調整與完善。
1.2 模糊PID控制原理介紹
所謂模糊PID控制控制器,即利用模糊邏輯算法并根據一定的模糊規則對PID控制的比例、積分、微分系數進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化,已達到較為理想的控制效果。模糊 PID控制共包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊PID控制器等幾個(gè)重要組成部分。計算機根據所設定的輸入和反饋信號,計算實(shí)際位置和理論位置的偏差e以及當前的偏差變化ec,并根據模糊規則進(jìn)行模糊推理,最后對模糊參數進(jìn)行解模糊,輸出模PID控制器的比例、積分、微分系數。
模糊控制理論提供了一種以計算機構成的模糊控制器為核心、以模擬人腦思維方式為基本出發(fā)點(diǎn)的反饋控制方法。這種方法不需要對控制模型進(jìn)行精確的描述,就能很好地解決非線(xiàn)性、大時(shí)滯、變參數對象的控制問(wèn)題,能廣泛應用于各種控制系統。模糊反饋控制系統和常見(jiàn)的負反饋閉環(huán)控制系統具有相似的結構,唯一不同之處是控制裝置由模糊控制器來(lái)實(shí)現(見(jiàn)圖1)。模糊自調整PID控制器是一種在常規PID調節器的基礎上,應用模糊集合理論,根據控制偏差絕對值、偏差變化率絕對值,在線(xiàn)自動(dòng)調整比例系數Kp、積分系數Ki和微分系數Kd的控制器。
2、電路設計
2.1 單片機
單片機的顯著(zhù)特點(diǎn)是面向控制,適用于工業(yè)應用環(huán)境,可靠性高且價(jià)格低,因此廣泛應用于檢測及控制系統中。單片機是整個(gè)控制系統的核心器件,磁選機控制系統的CPU采C8051F022器件是完全集成的混合信號系統級MCU芯片。C8051單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 C8051單片機在磁選機控制系統一方面接收由霍爾傳感器采集的鐵礦粒的濃度信號、并對信號進(jìn)行分析比較。另一方面根據比較信息去控制電機模塊帶動(dòng)電機正反轉,電機控制閥門(mén)抬升或下降,控制排料的多少。
2.2 執行機構介紹
控制系統的執行機構由單穩態(tài)觸發(fā)器、電機控制模塊、電機、手輪、絲杠、閥門(mén)組成。單片機發(fā)出的控制信號經(jīng)抗干擾能力強的單穩態(tài)觸發(fā)器轉換為電平信號,該信號控制電機模塊帶動(dòng)電機正反轉。電機接線(xiàn)方式為星接,功率為1.5kw,足以滿(mǎn)足閥門(mén)開(kāi)啟的動(dòng)力。電機安裝在磁洗機上方,電機工作時(shí)帶動(dòng)手輪順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉開(kāi)啟閥門(mén)。
3、結語(yǔ)
實(shí)踐證明在原有的設備基礎上進(jìn)行模糊控制改進(jìn),改善了當給礦量等指標變化較大時(shí)控制精度不高的缺點(diǎn),達到較優(yōu)的控制效果,為企業(yè)節省了大量的資金,實(shí)現節能減排的目標。
參考文獻
[1] 黃俊年,王立.淺析PID控制原理及應用.硅谷,2010.12.
[2] 倪忠遠.自整定PID-Fussy控制器在爐溫控制中的應用.自動(dòng)化與儀器儀表,1996年30~40.
[3] 韓志軍,沈晉源,王振波.單片機應用系統設計.機械工業(yè)大學(xué)出版,2005.
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