Система автоматического управления циклом измельчения

 

Изобретение относится к системам автоматического управления процессами измельчения и классификации РуЗа при обогащении полезных ископаемых, может быть использовано на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии при переработке руд с изменяющимися физико-химическими и текстурно-структурными свойствами, .а также в условиях: дрейфа статических характеристик технологических агрегатов, вызванного их износом. Позволяет повысить точность управления. Система содержит датчик 1 крупности, задатчик 2 крупности, задатчик 3 йодуля отклонения, блок 4 дифференцирования , блоки 5 и 6 определения модуля , логический блок 7, амплитудный детектор 8, блок 9 формирования выдержки времени, масштабные блоки 10- 12, блоки 13-16 сравнения, блоки 17 и 18 памяти, таймер 19, триггер- 20, ключ 21, фильтр 22, блок 23 умножения , вычислитель 24, регулятор 25, исполнительный механизм 26 задвижки 27, ключ 28, интегратор 29, блок 30 сложения. 1 ил. & (Л со ел о to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 1 ) 4 В 02 С 25/00

Во(.арцахgg

l3 „", ц!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИвЛЧ1".

СР 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

QO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3619194/29-33 (22) 11.07,83 . (46) 07.12.87. Бюл. Ф 45 (71) Криворожский горно-рудный институт, Производственно-техническое предприятие"Укрчерметавтоматика" и

Научно-исследовательский и проектный институт по обогащению и агломерации руд черных металлов "Механобрчермет" (72) Е.К.Бабец, В.П.Хорольский, С.В.Бабец, Е.И.Сологуб, Н.И.Сокур, И.С.Колонтаев и Ю.Ф.Иванов (53) 621.926(088.8) . (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 915963, кл. В 02 С 25/00, 1982.

2. Бабец А.А. Адаптивная система управления загрузкой мельницы.

Обогащение руд. — Л., 1983, У 3.

l (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления процессами измельчения и классификации

„„SU„„1357072 А 1 при обогащении полезных ископаемых, может быть использовано на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии при переработке .руд с изо меняющимися физико-химическими и текстурно-структурными свойствами, .а также в условиях дрейфа статических характеристик технологических агрегатов, вызванного их износом. Позволяет повысить точность управления.

Система содержит датчик 1 крупности, задатчик 2 крупности, задатчик 3 модуля отклонения, блок 4 дифференцирования, блоки 5 и 6 определения модуля, логический блок 7, амплитудный детектор 8, блок 9 формирования выдержки времени, масштабные блоки 1012, блоки 13-16 сравнения, блоки 17 и 18 памяти, таймер 19, триггер. 20, ключ 21, фильтр 22, блок 23 умножения, вычислитель 24, регулятор 25, исполнительный механизм 26 задвижки

27, ключ 28, интегратор 29, блок 30 сложения. 1 ил.

135707

Изобретение относится к области " автоматического управления процессами измельчения и классификации при обогащении полезных ископаемых и мо>кет быть использовано на обогати5 тельных фабриках цветной и черной металлургии при переработке руд с изменяющимися физико-механическими и текстурно-структурными свойствами, а также в условиях дрейфа статических характеристик технологических агре« гатов, вызванного их износом.

Известна система автоматического. управления циклом измельчения, со- 15 держащая датчик и задатчик крупности, соединенные с входами. блока cpasнения, последовательно соединенные первый блок определения модуля, пер вый фильтр, блок дифферейцирования, 20 второй блок определения модуля, амплитудный детектор, вычислительное устройство, блок памяти, блок умножения, регулятор, исполнительный механизм, задвижку, причем выход первого фильтра через ограничитель и масштабные блоки соединен с вторым входом вычислителя, к третьему входу которого подключен выход блока памяти, второй вход которого через логический 30 блок и блок формирования выдержки времени соединен с выходом блока дифференцирования, а выход блока формирования выдержки времени соединен с другими входами логического блока и амплитудного детектора (1).

Недостатком известной системы управления является невысокое качество управления, выз ванное неучетом изменяющихся динамических свойств, т. е. 40 постоянной времени в передаточной функции объекта управления, а также невысокое качество переходного процесса в связи с тем, что изменение статических характеристик объекта управления определяется только в моменты резкого, значительного изменения свойств перерабатываемого сырья. В

° случае медленно изменяющихся динамических и статических характеристик в передаточной функции объекта регулирования известная система не обеспечивает высокого качества управления.

Наиболее близкой по технической сущности является система автоматического управления циклом измельчения, содержащая регулятор, четыре блока сравнения, два блока определе2 2 ния модуля, фильтр, блок дифференцирования, амплитудный детектор, три масштабных блока, вычислитель, два блока памяти, блок умножения, логический блок, блок формирования выдержки времени, триггер, таймер, первый ключ и задатчик модуля отклонения, причем выход первого блока сравнения соединен с входом фильтра, выходы которого соединены с входами блока дифференцирования, первого блока определения модуля, с первыми входами блока умножения, первого блока памяти и регулятора, выход блока дифференцирования через второй блок определения модуля подключен к первому входу амплитудного детектора, к второму входу первого блока памяти и к первому входу логического блока, выЭ ход амплитудного детектора соединен с входом триггера и с первым входом первого масштабного блока, выход которого подключен к первому входу вычислителя, выход триггера соединен с вторым входом первого масштабного блока и с первым входом таймера, выход первого блока памяти соединен с вторым входом логического блока, выход логического блока соединен с вторым входом блока умножения, вторым входом таймера, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, третий вход которого соединен с выходом второго блока определения модуля, четвертый вход вычислителя соединен с первым выходом второго .блока памяти, первый вход которого соединен с первым выходом вычислителя, пятый вход вычислителя соединен с вторым выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен. с выходом логического блока, третий вход второго блока памяти и шестой вход вычислителя соединены с выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с первым входом третьего . блока сравнения и с выходом таймера, второй выход вычислителя соединен с четвертым входом второго блока памяти, первый выход которого подключен к третьему входу блока умножения, выход второго блока сравнения соединен с первым входом второго масштабного блока, второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, входы второго и тре тьего масштабных блоков соединены с вторым выходом второго блока памяти, 3 13570 выход третьего масштабного блока соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход третьего блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого сое- 5 динен с выходом четвертого блока сравнения, входы четвертого блока сравнения подключены к задатчику модуля отклонения и к выходу первого блока определения модуля, выход пер- f0 вого ключа соединен с вторым входом первого блока памяти, первый и второй выходы вычислителя соединены с первым и вторым входами регулятора, а выход фильтра соединен с третьим 15 входом регулятора C2 ).

Недостатком известной системы является невысокое качество управления, вызванное неразделенностью во времени процессов поиска оптимальных 20 значений управляющих воздействий и собственно управления процессом измельчейия.

Цель изобретения — повышение точности управления. 25

l о

Система автоматического управления циклом измельчения, содержащая регулятор, четыре блока сравнения, два блока определения модуля, фильтр, блок дифференцирования, амплитудный детек- 30 тор три масштабных блока, вычислитель, два блока памяти, блок умножения, логический блок, блок формирования выдержки времени, триггер, таймер, первый ключ, задатчик модуля от-35 клонения, причем выход первого блока сравнения соединен с входом фильтра, выходы которого соединены с входами блока дифференцирования, первого блока определения модуля, с первыми вхо-40 дами блока умножения, первого блока памяти и регулятора расхода воды, выход блока дифференцирования через второй блок определения модуля подключен к первому входу амплитудного 45 детектора, к второму входу первого блока памяти и к первому входу логического блока, выход амплитудного детектора соединен с входом триггера и первым входом первого масштабного блока, выход которого подключен к первому входу вычислителя, выход триггера соединен с вторым входом первого масштабного блока и с первым входом таймера, выход первого блока памяти соединен с вторым входом логического блока, выход логического блока соединен с вторым входом блока

72 4 умножения, вторым входом таймера, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, третий вход которого соединен с выходом второго блока определения модуля, четвертый вход вычислителя соединен с первым выходом второго блока памяти, первый вход которого соединен с первым выходом вычислителя, пятый вход вычислителя соединен с вторым выходом второго блока памяти, второй вход которого соединен с выходом ло ического блока, третий вход второго блока памяти и шестой вход вычислителя соединены с выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и с выходом таймера, второй выход вычислителя соединен с четвертым входом второго блока памяти, гервый выход которого подключен к третьему входу блока умножения, выход второго блока сравнения соединен с первым выходом второго масштабного блока," второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, входы второго и третьего масштабных блоков соединены с вторым выходом второго блока памяти выход третьего масштабного блока соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход третьего блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнения, входы четвертого блока сравнения подключены к задатчику модуля отклонения и к выходу первого блока определения модуля, выход первого ключа соединен с вторым входом первого блока памяти, первый и второй выл оды вычислителя соединены с первым и вторым входами регулятора, а выход фильтра соединен с третьим входом регулятора, снабжена вторым ключом, датчиком и задатчиком крупнос. ти и исполнительным механизмом задвижки, интегратором и блоком сложения, причем выход блока умножения соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сложения, к второму входу котдрого подключен выход второго ключа, первый вход которого соединен с выходом, регулятора, а второй вход второго ключа соединен с выходом логйческого блока, выход таймера соединен с вторым входом интегратора, выход блока сложения соединен с

135 входом исполнительного механизма задвижки, а датчик и задатчик крупности соединены с соответствующими входами первого блока сравнения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит датчик 1 крупности; задатчик 2 крупности, задатчик 3 модуля отклонения, блок 4 дифференцирования, первый 5 и второй

6 блоки определения модуля, логический блок 7, амплитудный детектор 8, блок 9 формирования выдержки времени, масштабные блоки 10-12, блоки 13-16 сравнения, блоки 17 и 18 памяти, таймер 19, триггер 20, первый ключ

21, фильтр 22, блок 23 умножения, вычислитель 24, регулятор 25, исполнительный механизм 26, задвижку 27, второй ключ 28, интегратор 29 и блок

30 сложения.

На чертеже представлены также мельница 31 и классификатор 32, являющиеся объектом управления.

Управление циклом измельчения осуществляется следующим образом, Перерабатываемая руда, измельченная в мельнице 31, поступает в классифицирующий аппарат 32, где разделяется на крупную фракцию, возвращаемую на доизмельчение в мельницу 31, и мелкую фракцию, которая в составе выходного продукта цикла со слива классифицирующего аппарата 32 поступает на обогащение.

Задачей цикла измельчения является полное раскрытие зерен полезного компонента без их переизмельчения.

Целевой функцией управления циклом является максимизация производитель ности по вновь образованному расчетному готовому классу крупности. Be" личина расчетного готового класса крупности определяется характером вкрапленности полезного компонента и. устанавливается задатчиком 2 °

Текущее значение х„содержания выбранного класса крупности в выходном продукте цикла измеряется датчиком 1 крупности и поступает на блок

13 сравнения, где сравнивается с заданным значением. В блоке 13 сравнения и фильтре 22 выделяется отфильтрованное значение текущего отклонения Г содержания выбранного класса крупности от заданного значения, а в первом блоке 5 определения где Т

I Å„(((ЯЗИAI., Знак Е „, = Знак Е„, Знак Я„ Знак (2) 50

reste(f, „l- заданное значение модуля величины ошибки(Ц от блока 3.

При выполнении условий (2) сигналы с логического блока 7 поступают на управляющие входы первого блока 17 памяти, блока 23 умножения, второго ключа 28, таймера 19 и блока 9 формирования выдержки времени. В таймере

19 фиксируется момент t + 4 =

7072

6 модуля определяется модуль E > екуще-! го отклонения

В блоке 4 дифференцирования определяется производная сигнала оши5

Ь бки f» а второй блок 6 определения модуля совместно с амплитудным детектором 8, триггером 20 и первым масштабным блоком 10 выделяют максимальное значение А .модуля производной сигнала ошибки (Е (.

Максимальное значение А модуля производной сигнала ошибки определяется в процессе активной идентификации, заключающейся в подаче на вход регулятора 25 нормированного скачкообразного воздействия U „, определяемого в блоке 23 умножения и интеграторе 29 по сигналам от первого блока, 17 памяти и фильтра 22 по выражению

Т

Uc. = k kn <(0)а:, (1) о — оценка постоянной времени объекта; — нормирующий множитель; — коэффициент пропорциональной части регулятора 25;

E(0) - значение ошибки рассогласования в момент подачи скачка t = --О.

Скачкообразное воздействие U „ на изменение расхода воды в слив классифицирующего агрегата подается в мо-. мент t определяемый в логическом блоке 7 в момент достижения модуля пройзводной текущего отклонения (Я„! нулевого значения, путем оценки положения системы на фазовой плоскости (Е,Е). Процесс идентификации начи- нается при переходе фазовой траектории через ось Е при выполнении следующих логических условий, проверка которых осуществляется в логическом

45 блоке. 7, 7 13570 изменения расхода воды в слив классификатора, где (I — величина запаздывания регулятора 25 с исполнительным механизмом 26 задвижки 27 (постоянная величина). Ключ 28 закрыт, с выхода

5 блока 30 сложения поступает управляющий сигнал (1) на исполнительный механизм 26. С выдержкой времени c((Т, где с(с 0,5, сигнал с выхода блока 9 поступает на амплитудный детектор 8, разрешая поиск максимального значения модуля производной сигнала ошибки А.

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 управ20 ляющий вход масштабного блока 10, на выходе которого формируется величина максимального значения модуля производной с учетом периода объек та на правую ветвь экстремальной ха- 25 рактеристики, путем умножения велие чины значения IE„I при котором срабатывает триггер 20, на постоянный множитель (I+ y) где у- это величина порога различности при поиске максимума в амплитудном детекторе 8.

На входе таймера 19 формируется новое значение динамического коэффициента Т„, которое поступает в вычислитель 24, второй 14 и третий 15

35 блоки сравнения. Выходной сигнал таймера сбрасывает интегратор 29, приводя его в исходное (нулевое) состояние. На второй блок 14 сравнения поступает от третьего масштабного бло- 4О ка величина d Т („„1; Если Тасс((Т(„ „1, где d с 0,5, управление остается прежним, и величина расхода воды в слив классификатора не изменяется. Если

Ть ). 4 Т(„„1, сигнал с выхода блока 4

14 поступает на управляющие входы первого блока 17 памяти, вычислителя

24 и второго масштабного блока 11. В вычислителе 24 происходит вычисление нового значения статического коэффийиента усиления по сигналам от блоков 6, 19, 10 и 17 по выражению

К (и- ) /Е((/ к „- -- - — -- — — К;, (3) (nI А Тп

72 принятого режима измельчения и. конструктивных особенностей оборудования, К„и К„, — новое и старое значения ( статического коэффициента усиления, Новые значения К„, А „ и Т„ записываются в блок 17 памяти и поступают на регулятор 25 вместе с сигналом от фильтра 22 для формирования управляющего воздействия вида т

v(t) = к„E(t)+((, t к(е )d". о

/f(/K, K((, К К

= — — — — — - Е()+ — — Я()Ы (4)

А„T„ о

I ( где К„и К„- коэффициенты при пропорциональной и интегральной составляющих -закона регулирования, К вЂ” постоянный коэффициент, U(t) — управляющее, воздействие на изменение расхода воды в слив классификатора, поступающее через блок 30 сложения на исполнительный механизм

26.

Одновременно с этим сигнал с выхода второго блока 14 сравнения запускает второй масштабирующий блок 11, на второй вход которого от блока t7 памяти поступает старое значение

Т д„. В блоке 11 определяется величина ЗТ, которая сравнивается в третьем блоке сравнения с новым значением Т . Если Т1 ЗТ „,, сигнал с (( блока 15 поступает на ключ 21, разрешая проведение новой идентификации.

Система подготовлена к реагированию на новое изменение динамических и статических свойств объекта регулирования.

Управление процессом измельчения с помощью предлагаемой системы обладает повышенной помехозащищенностью и повышенным качеством формируемого переходного процесса, что позволяет повысить на 0,3% производительность по готовому продукту при одновременном снижении потерь на 0,4%

4 за счет уменьшения переизмельчения, где К, — постоянный коэффициент, определяемый при первоначальной настройке, зависит от

Система автоматического управления циклом измельчения содержащая

Фор.мула

iI изобретения

9 1357072 l0 регулятор, четыре блока сравнения, выходом таймера, второй выход вычисдва блока определения модуля, фильтр, лителя соединен с четвертым входом блок дифференцирования амплитудный второго блока памяти, первый выход

Р

Э детектор, три масштабных блока, вы- которого подключен к третьему входу числитель, два блока памяти, блок ум блока умножения, .выход второго бло5 ножения, логический блок, блок фор ка сравнения соединен с первым выхомирования выдержки времени, триггер, дом второго масштабного блока, втотаймер, первый ключ и задатчик моду- Рой выход которого соединен с вторым ля отклонения, причем выход первого 1 входом третьего блока сравнения, блока сравнения соединен с входом входы второго и третьего масштабных фильтра, выход которого соединен с блоков соединены с вторым выходом входами блока дифференцирования и пер второго блока памяти, выход третьевого блока определения модуля, с ro масштабного блока соединен с втопервыми .входами блока умножения

Э 15 рым входом второго блока сравнения, первого блока пам ти и регулятора выхоД ТРетьего блока сравне иЯ соеУ выход блока дифференцированйя через динен с первым входом первого ключа, второй блок определения модуля подключен к первому входу амплитудного хоДом четвеРтого блока сравнениЯ, детектора к второму входу первого

1 20 входы четвертого блока сравнения подблока памяти и к первому входу логи- клюЧены к задатчикУ модУлЯ отклонениЯ, ческого блока, выход амплитудного де- и к выходу первого блока определетектора соединен с входом триггера и ния модуля, выход первого ключа соес .первым входом первого масштабного динен с вторым входом первого блока блока, выход которого подключен к 25 памЯти, первый и втоРой выходы вычиспервому входу вычислителя, выход лителя соединены с первым и вторым триггера соединен с вторым входом входами регулятора, а выход фильтра первого масштабного блока и с первым соеДинен с тРетьим входом РегУлЯтоРа, входом таймера, выход первого блока памяти соединен с вторым входом логи- З0 Целью повышениЯ точности УпРавлении, ческого блока, выход логического бло она снабжена втоРым ключом, Датчиком ка соединен с вторым входом блока ум-. и заДатчиком КРУПНОСТИ исполнитель ножения, вторым входом таймера, вы- ным механизмом задвижки, HHTerpaTo ход которого соединен с вторым вхо- ром и блоком сложения, причем выход дом вычислителя третий вход которо- блока УмножениЯ соеДинен с пеРвым

ro соединен с выходом второго блока входом интегратора, выход которого определения модуля, четвертый вход соединен с первым входом блока словычиелителя соединен с первым выхо- жения, к второму входу которого поддом второго блока памяти, первый вход ключен выход втоРого ключа, первыи .которого соединен с первым выходом 40 вход которого соединен с выходом ре вычислителя пятый вход вычислителя

Э гулятора, а второй — с выходом логисоединен с вторым выходом второго . ческого блока, выход таймера соедиблока памяти, второй вход которого нен с вторым входом интегратора, высоединен с выходом логического блока ход блока сложения соединен с входом третий вход второго блока памяти и исполнительного механизма задвижки, 45 шестой вход вычислителя соединены с а датчик и задатчик крупности соевыходом второго блока сравнения, пер- динены с соответствующими входами вый вход которого соединен с первым первого блока сРавнениЯ. входом третьего блока сравнения и с

Составитель В.Алекперов

РеДактор И.ГоРнад ТехРедJI.Сердюкова КоРРектоР B.Вутяга

Заказ 5920/5 Тираж 57-3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полит рафическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4