Устройство автоматического управления многостадиальным процессом обогащения

Союз Советских Социалистических Респубпнк(23) Приоритет В 03 В 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 23.11,81, Бюллетень М 43 Дата опубликования описания 23. 11. 81(72) Авторы изобретения В,С. Моркун, В,Е. Момот и В,П. Хорольский Криворожский ордена Трудового Красного Энамени горнорудный институт(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСТАДИАЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ ОБОГА 111 ГНИЯ Изобретение относится к автоматическому оптимальному управлениюпроцессом обогащения полезных ископаемых и может быть использованопри обогащении руд с изменяющимисяфизико-механическими и химико-минералогическими свойствами, а такжев условиях дрейфа статических характеристик технологических агрегатов, вызванного их износом.Известно устройство управлениятехнологическим процессом обогащения, основанное на использованиирегуляторов конечных технологическихпараметров, например содержания железа в .концентрате 11.Однако запаздывание регулируемойвеличины относительно регулирующихвоздействий нарушает режим работытехнологических агрегатов, вызываетснижение производительности процесса по руде и ухудшение качества концентрата.Известно устройство управленияпроцессом обогащения, содержащеедатчики технологических параметровпо стадиям, блок преобразования,сумматор, вычислительный блок, блокхимического анализа, регулятор производительности по руде, рудный питатель, регуляторы расхода водыи клапаны расхода воды по стадиям 21.Недостатком известного устройстваявляется то, что при неизвестныхвозмущениях по качеству исходнойруды возникают погрешности определения оценок параметров прогнозируюшей модели в вычислительном блоке,а следовательно, снижается точностьуправления. Длительность химическогоанализа качества концентрата и большая инерционность технологическогопроцесса не обеспечивают оперативности коррекции параметров модели в вы 15 числительном блоке, что приводит кувеличению времени Формирования управляющих воздействий и нарушению оптимального режима обогашения полезных ископаемых при изменении качест 2 О венного состава перерабатываемогосырья в дрейфе статических характеристик технологических агрегатов,Это снижает качество управления ипроизводительность процесса по руде.Цель изобретения - повышение качвства управления,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено тремяблоками вычисления. динамических коэфЗО Фициентов, двумя блоками вычислениясоотношений, последовательно соединенными блоками классификации производственных ситуаций, распознавания,управления и вторым сумматором,который соединен с выходом вычислительного блока и входом регулятора производительности по руде, при этом5ко входам блоков вычисления соотношений подключены выходы блоков вычисления динамических коэффициентов,соединенные со входами первого сумматора, а к выходам блокОв соотношенияподключены регуляторы расхода воды,соединенные с клапанами расхода водыпо стадиям, ко входам блоков вычисления динамических коэффициентов подключены соответственно датчики технологических параметров по стадиям,датчики параметров первой стадии подключены через блок преобразования к,блоку классификации производственныхситуаций, а один из датчиков парамет Оров первой стадии соединен со вторымвходом вычислительного блока, ктретьему входу которого подключенблок химического анализа,Повышение качества управления достигается за счет уменьшения инерционности процесса формирования управляющего воздействия на первойстадии обогащения и оптимальноговыбора параметра времени запаздыванияпрогноэирующей модели применительнок последующим стадиям обогащения вусловиях возмущений, вызванных нестационарностью характеристик качества перерабатываемого сырья и технологического оборудования, Это позваляет выявить характер действующихвозмущений и скомпенсировать их- воздействие в течение минимального времени.На чертеже показана блок-схема 4 Оустройства автоматического управления многостадиальньм процессом обогащения,Объектом управления является технологический процесс обогащения, входе которого перерабатываемое сырьепосле первой стадии 1 обогащения Поступает последовательно на вторую 2и третью 3 стадии, каждая из которых включает операции измельчения,классификации и собственно обогащения.Устройство состоит из подсистемы 4 сбора информации от датчиковкосвенных технологических парамет-.ров на первой стадии 1 обогащения,связанной с последовательно соединенным блоком 5 преобразования инормирования,блоком 6 классификации производственных ситуаций,блоком 7 распознавания и блоком 8 реали- Щзации управления, подключенным к одному иэ входов сумматора 9, вход которого соединен р регулятором 1 Опроизводительности процесса по руде,упоавляющим питателем 11, а второй у вход связан с выходом прогноэирующей модели вычислительного блока 12, соединенного также с блоком 13 ввода результатов химического анализа концентрата и выходом первого сумматора 14, кс входам которого подключены первый блок 15 вычисления динамического козФФициента, связанный с соединенными между собой входом вычислительного блока 12 и датчиком 16 содержания класса 74 мкн в сливе классифицирующего аппарата первой стадии 1 обогащения, второй блок 17 вычисления динамического коэффициента, соединенный с датчиком 18 содержания класса 74 мкм в сливе классифицирую- щего аппарата второй стадии 2 обогащения и третий блок 19 вычисления динамического коэффициента, соединенный с датчиком 20 содержания класса 74 мкн,в сливе классифицирующего аппарата третьей стадии 3 обогащения; первого блока 21 вычисления соотношения, выходы которого соединены с выходами первого 15 и второго 17 блоков вычисления динамического коэффициента, а выход связан с регулятором 22, управляющим положением клапана 23 подачи водь. в классифицирующий аппарат второй стадии 2 обогащения;второго блока 24 вычисления соотношения, входы котсрого соединены с выходами второго 17 и третьего 19 блоков вычисления динамического коэффициента,а выход связан с регулятором 25, управляющим положением клапана 26 подачи воды в классифицирующий аппарат третьей стадии 3 обогащения.Устройство работает следующим образом.Информация о состоянии технологического процесса, поступающая изподсистемы 4 сбора информации от датчиков косвенных технологических параметров на первой стадии 1 обогащения,проходит первичную обработку и преобразование в удобную для дальнейшихопераций форму в блоке 5 преобразования и нормирования, после чего подается в блок 6 классификации производственных ситуаций, где происходит автоматическое формирование классов технологических ситуаций, каждый из которых соответствует определенному типу возмущений, действующих на объект управления.Для объективной классификации статической совокупности технологических ситуаций на группы используется самообучающийся алгоритм таксономии с применением математического аппарата К-функций.Этот алгоритм основан на представлении технологических параметров (признаков) й-мерных объектов точками в й-мерном пространстве. Каждая й-Фэрная точка(1=1,й. ); где 1 значения технологических параметров) определяет некоторое состояние+ Ф 1, если Р (х)0; 0, если Р (х) О,35 объекта управления, т.е. некоторуюситуацию. Совокупность таких точекразделяется на классы в зависимостиот значения определенных мер близости между й-мерными точками,Для.этого исходное множество ).д точекпреобразуется в такое множествов котором все точки, принадлежащиеодному таксону, приобретают,одинаковый вес где Ь И)1 к - вероятность принадлежноссти 1-й точки к таксону Е.Затем границы областей выделенных таксонов описываются предикатными уравнениями, используя гиперсФеру где Х - центры таксонов.Тогда применяя методику В-Функций,получим25я -их-хцакй З( щ, 11 ъм,44 1 1 Х Х 1)4йюр )Я 7,к 9 )4 где Ч - символ )1 - диэъюнкции; где Рф Й) - двузначный предикат;5 - предикатный символ,Таким образом реализуется автоматическое построение аналитических выражений в Форме предикатных уравнений Р(х) описывающих некоторые по,)верхности, которые аппроксимируют впространстве признаков Х; (1 = 1 й).границы областей выделенных классов.Предлагаемый алгоритм таксономии 45дает возможность объективно объединить в группы (классы) множествосостояний объекта управления, обладающих некоторой общностью свойств,что соответствует классиФикации технологических ситуаций по характеруи степени воздействия возмущений натехнологический процесс.устройство 7 осуществляет распознавание технологических ситуаций путем 7 становления принадлежности текущей технологической ситуации к одному из классов.Результат распознавания определяется нокером )-го предиката Рф(х).Ф3При этом точка х; (1 1,й относит-Я)ся к классу с номером ), если номер1-го предиката Р+ Я) истинен в дан 3ной точке, точка Й; (11, й) не принадлежит к класс с номером /,если.знак предиката Р(х) отрицателен. 65 В соответствии со значением истинности предиката данного класса устройство 8 реализации управления увеличивает корректирующий сигнал, если Р(х) О, и уменьшает его, если Р+х) 0После аппроксимации непрерывной Функцией этот сигнал алгебраически суммируется сумматором 9 с выходным сигналом прогнозирующей модели вычислительного блока 12 и поступает на регулятор 10 производительности процесса по руде, который, управляя скоростью питателя 11, изменяет производительность технологической линии по руде таким образом, чтобы обеспечить оптимальный режим переработки сырья.Прогнозирующая модель в вычислительном блоке 12 устанавливает с учетом времени запаздывания соответствие между одним из косвенных технологических параметров первой стадии 1 обогащения, являющимся входным по отношению к последующим стадиям, например содержанием класса 74 мкн в сливе классиФицирующего аппарата первой стадии 1 обогацения и выхорным показателем технологического процесса - содержанием железа в концентрате.Коррекция параметров прогнозирующей модели 12 осуществляется блоком 13 ввода результатов химического анализа концентрата.Параметр времени запаздывания как для многостадиального технологического процесса, так и для прогноэирующей модели определяется динамическими характеристиками структурно-Функциональных объединений, составляющих объект управления, т.е. стадий обогащения. При этом для оптимизации процесса получения максимальной производительности по руде при стабилизации заданного качества концентрата, необходима определенная настройка технологического процесса на всех стадиях обогащения. В качестве критерия такой настройки может служить соответствие динамических характеристик каждой стадии обогащения применительно к текущей технологической ситуации, аналогичным параметрам оптимального режима переработки руды с учетом возмущений,вызванных изменением качества перерабатываемого сырья и состояния технологического оборудования. Оценка динамических характеристик каждой стадии обогащения осуществляется путем вычисления динамического коэффициенталгде Я - максимальное э наче н ие модулясигнала ошибки;1 - максимальное значение модуля реальной производной сигнала ошибки.Блоки 15, 17 и 19 вычисления динамических коэйфициентов за вьгбранное время интегрирования определяютзначения динамических коэйфициентовдля сигналов, поступающих соответственно.от датчиков 16, 18 и 20 содержания класса 74 мкн в сливе классифицирующих аппаратон каждой стадииобогащения,В случае возникновения возмущенийна одной из последующих за первойстадиях обогащения, содержание класса 74 мкн в сливе классифицирующегоаппарата этой стадии корректируетсян зависимости от текущего значениядинамического коэффициента.С этой целью, предварительно,в щусловиях оптимального режима переработки руды определяется и йиксируется первым блоком 21 вычисления соотношения динамических коэффициентовдля первой 1 и второй 2 стадий обогащения а вторым блоком 24 - вычисления соотношения - для второй стадии 2 обогащения и третьей стадии 3обогащения,В дальнейшем регуляторы 22 и 25управляют положением клапанов 23 и 26 ЗОподачи воды в классифицирующие аппараты, поддерживая заданное соотношение.Одновременно первым сумматором14 определяется сумма вычисленных текущих значений динамических коэфйициентов, по которой корректируется параметр времени запаздыванияпрогнозирующей модели вычислительного блока 12. 40Повышение качества управления многостадиальным процессом обогащенияэа счет уменьшения времени Формирования управляющего воздействия позволяет на 5-6 увеличить производитель зность процесса при сохранении заданного качества концентрата. Формула изобретения Устройство автоматического управления многостадиальным процессом обогащения, содержащее датчики технологических параметров по стадиям, блок преобразования, сумматор, вычислительный блок, блок химического анализа, регулятор производительности по руде, рудный питатель, регуляторы расхода воды и клапаны расхода воды по стадиям,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества управления, устройство снабженотремя блоками вычисления динамических коэйфициентов, двумя блоками вычисления соотношений, последовательно соединенными блоками классийикации производственных ситуаций, распознавания, управления и вторым сумматором, который соединен с выходом вычислительного блока и входом регулятора производительности по руде, при этом ко входам блоков вычисления соотношений подключены выходы блоков вычисления динамических коэйфициентов,соединенные со входами первого сумматора, а к выходам блоков соотношения подключены регуляторы расхода воды, соединенные с клапанами расхода води по стадиям, ко нходам блоков вычисления динамических коэффициентов подключены соответственно датчики технологических параметров по стадиям, датчики параметров первой стадии подключены через блок преобразования к блоку классийикации производственных ситуаций, а один из датчиков 1 гараметров первой стадии соединен со вторым входом вычислительного блока, к третьему входу которого подключен блок химического анализа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, "Горный журнал", 1972, Р 7,с. 68-70.2 Авторское свидетельство СССРР 618132, кл. В 03 В 13/00, 1978882601 ерсиц оставитель В, Пехред З.Фанта Корректор С, Щом Тираж 628 ИПИ Государственн по делам изобр Л 1 осква, Ж, РЗаказ 100 130 Филиал ППП Ужгород, ул. Проектная едактор И. Юрковецкий комнийская Поппи ета СССР открытий аб., д. 4