Система адаптивного управления одностадийным циклом мокрого измельчения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 7 1)4 В 02 С 25/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК 4186306/31-3326.01,8723.05.89. Бюл. К 19Криворожский горнору),57) Изобреттизации помонайти примен ЦАЛТИВНОГ ИКЛОМ МО УЛРАВЛЕНИ ОГО ИЗМЕЛЬ ние относит а материало я к автомаже ние на обо тельных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР) Е.К.Бабец, В.Л,Хорол .Хорошенький, Т,1 О.Трач и Л.Л.Тисменецкий ) 621.926 (088,8) ) Авторское свидетель 15963, кл, В 02 С 25/ Авторское свидетельст 357072, кл. В 02 С 25 фабриках черной и цветной металлургии. Лозволяет повысить качество управления. Система содержит датчик 1и задатчик 2 крупности, эадатчик 3модуля отклонения, блок 4 дифференцирования, блоки 5 и 6 определениямодуля, логический блок 7, амплитудный детектор 8, масштабные блоки9, О, 11, 12, блоки 13, 14, 15, 16,17 сравнения, блоки 18, 9 памяти,триггер 20, таймер 21, блок 22 формирования выдержки времени, нуль-орган23, вычислитель 24, регулятор 25,исполнительный механизм 26, регулирующего органа 27 подачи воды в классификатор, ключи 28, 29, 30, блок 31сложения, фильтры 32, 33, 34, выпрямители 35, 36, блоки 37, 38 умножения, интегратор 39, ограничительуровня 40, 2 ил.,10 15 20 25 30 35 45 50 40 55 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 Аизико-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 эа 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 Аильтра (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 рассогласования между заданным и текущим значениями крупности продукта в сливе классиАикатора Г (1) = 0 и дается разрешение на проведение новой идентиАикации при превышении величины т. над трехкратным значением оценки постояннои времени ,1 начТ предыдущей идентификации.На фиг,1 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 18и 19 памяти, триггер 20, таймер 21,блок 22 Аормирования выдержки времени, нуль-орган 23, вычислитель 24,регулятор 25, исполнительный механизм 26регулирующий орган 27 подачи воды в классиАикатор, ключи28 - 30, блок 31 сложения, фильтр 32,фильтры 33 и 34 низких и высокихчастот, выпрямители 35 и 36, блоки37 и 38 умножения, интегратор 39 иограничитель 40 уровня. На Фиг, 1также представлены мельница 41 иклассификатор 42, являющиеся объектом управления.В качестве датчика 1 крупностиможет использоваться ультразвуковойдатчик,Логический блок 7 может быть реа,лизован как на цифровых так и на аналоговых элементах, например посхеме Аиг,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 "ИСКЛЮЧАВ)П 1 ЕЕ ИЛИ", инвертор 51,логический блок И 52 и блок 53 формирования модуля,Управление циклом измельченияосуществляют следующим образом,Перерабатываемая руда, измельченная в мельнице 41, поступает в классифицирующий аппарат 42, где разделяется на крупную Фракцию,возвращаемую на доиэмельчение в мельницу41, и мелкую Аракцню, которая в составе выходного продукта цикла сослива классиАицирующего аппарата 42поступает на обогащение,Величина заданного значения расчетного готового класса крупностив выходном продукте цикла измеряется датчиком 1 крупности н поступаетна блок 13 сравнения, где сравнивается с заданным значением от задатчика 2. В блоке 13 сравнения ифильтре 32 выделяется отАильтрованное значение текущего отклонения Гсодержания выбранного класса крупности от заданного значения, а в блоке 5 определения модуля определяется модуль / текущего отклонения Я. В блоке 4 диААеренцирования определяется производнаясигнала ошибки Г, а второй блок 6определения модуля совместно с амплитудным детектором 8, триггером 2035 55 и масштабным блоком 9 выделяет максимальное значение А модуля производной сигнала ошибки /Е/., "аксимапьное значение А модуля производнойсигнала ошибки определяется в процес 5се активной идентиАикации, заключающейсяя в подаче на вход объекта нормированного скачкообразного воздействия ЕЕ , определяемого в блоке умножения йо сигналам от блоков 18 и19 памяти по выражениюЦси КК а Г = сопэ, (1)где К - нормирующий множитель, поступающий с выхода блока 40;ЕтК- старое значение коэффициентапропорциональной части регулятора 25, поступающее спервого выхода блока 18;Г( - значение ошибки рассогласования в момент подачи скачкаО, поступающее с первого выхода блока 19,Вся оперативная информация, необходимая для функционирования адаптивной системы управления циклом измельчения хранится в блоках 18 и 19,представляющих из себя устройствахранения - выборки информации, устройство которых подчинено логике ихработы,Блок 19 памяти работает так,чтов его регистрах постоянно хранитсязначение сигналов Е ис выходовблоков 4 и 32 соответственно, причемв регистрах хранится последнее значение поступившего сигнала с;Данные с блока 19 памяти считываются с помощью схем коммутации. 40Блок 18 памяти предназначен дляхранения и выборки информации о значениях оценки постоянной времени запаздывания объекта Т и коэААициента К в Аормируемом законе управления,Скачкообразное воздействие ЕЕна изменение расхода воды в сливклассифицирующего агрегата подаетсяв момент 1 О, определяемый в логическом блоке 7 в момент достижения модуля производной текущего отклонения / Я/ нулевого значения путемоценки положения системы на фазовойплоскости (Е, Е ) .Нроцесс идентификации начинаетсяпри переходе Аазовой траектории через ось Е при выполнении следующихлогических условий, проверка которых осуществляется в логическом блоке 7:е 1 1 аАэЗнак Е (.,1 = Знак Г (1, . (2)ЗнакЗнак Ггде ( Е) - зада нное з нач ение модуля величины ошибки (Е)от блока 3.Выполнение первого условия контролируется блоками Аормирования модуля 53 и сравнения 46 (Аиг,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 Г.,) определяется при помощи блока 45 сравнения, где сравнивается сигнал 11 Е, пропорциональный величине Й;р-е 1 э и 11 о= О. Если 11 Я(,) ) 11 О, то на выходе блока 45 сравнения Аормируется сигнал, равный ло -гической 1 я если (,1111 п в то на выходе этого блока Формируется сигнал логического нуля, Знак вели - чины Г(,) определяется в блоке 47 сравнения путем сравнения сигналов 11(,1 с блока 44 и опорного напряжения Па = Й аналогично указанному. Соответствие знаков сигналов проверяется логическим блоком ИСКЛЧЧАОЕЧЕЕ ИЛИ 49 и через инвертор 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 величиныопределяется в блоке 48 сравнения путем сравнения сигналов,пропорциональных величине,(,1, и опорного аналогично тому, как это определяется в блоке 45 сравнения, Выходные сигналы блоков 47 и 48 сравнения в виде логических нулей или единиц подаются на входы логического блока ИСКЛЮЧАЮЯЕЕ ИЛИ 50, Таким образом, на выходе логического блока 50 формируется сигнал логической14808ине единицы, если знаки Ясовпадают, т.е. 1, если, Знак Яь фФ Знак б,1,5(3) 1.1 ВЫХ 4 О, если Знак Е- Знак :,1Выполнение всех трех логических 10условий контролируется логическимблоком И 52. Наличие на выходе последнего сигнала логической единицывозможно только при наличиина его,трех входах сигналов логических 15единиц, те.если ЯЫгесли Знак Я1 = Знак (4)20если Знак ЕФ4 Знак Г,1,При выполнении условий (2) сигналы с логического блока 7 поступают25на управляющие входы блока 18 памяти, ключей 28 - 30, таймера 21 иблока 22 Аормирования выдержки времени. В таймере 21 Аиксируется моментвремени С += С скачкообразноо о 30го изменения расхода водь 1 в сливклассификатора, где- величина.запаздывания регулятора 25 с исполнительным механизмом 26 и задвижкой27, постоянная величина.Работа блока 22 Аормирования выдержки времени заключается в задержке выходного управляющего импульса,поступающего на амплитудный детектор 8, на величину времени 0,2 Тгде т. - старое значение оценки" старпостоянной времени запаздыванияобъекта с блока 18,При сра батыв анин блока 7, т. е. выполнения условий(2), ключи 28 и 30закрыты, а ключ 29 открыт, с выхода блока 31 сложения поступает управляющий сигнал на исполнительныймеханизм 26. 1.1 Вых 46 78 6ной 1 Я(С) и запоминания этого значенияя,Триггер 20 фиксирует момент, когда модуль производной сигнала ошибки становится меньше предыдущегомаксимального значения, выделенногов амплитудном детекторе 8. Сигнал свыхода триггера 20 поступает на уп"равляющнй вход масштабного блока 9,на выходе которого формируется величина максимального значения моду"ля производной с учетом переходаобъекта на правую ветвь экстремальной характеристики, путем умножениявеличины значения Я, при которомсработал триггер 20, на постоянныймножитель (1 + - ), где- величина порога различимости при поискемаксимума в амплитудном детекторе 8.На первом выходе таймера 21 формируется новое значение динамического коэАфициента Су, которое поступает в вычислитель 14, блок 18 памятии блок 14 сравнения. На масштабныеблоки 11 и 12 с выхода блока 18 памяти поступает старое значение оцен-ки постоянной времени запаздыванияобъекта Т(1. На блок 14 сравненияпоступает от масштабного блока 12величинаТ(пТ Тто управление остается прежним и величина расходаводы в слив класснАикатора не изменяется. Если Т. фТто сигналс выхода блока 14 поступает на управляющие входы блока 18 памяти,вычислителя 24, входы ключей 28 и29 и на вход масштабного блока 11,Ключ 28 открыт, а ключ 29 закрыт, Ввычислителе 24 происходит вычислениенового значения коэАфициента усиления регулятора 25 по сигналам отблоков 9, 8, 19 и 21 по выражениюстнов КЕа 1Клл Ан Ти50 С выдержкой времени оТ, где 0( 0,5, сигнал с выхода блока 22 поступает на амплитудный детектор 8, разрешая поиск, максимального значе- ниЯ мОДулЯ произвОДной сигнала ОшибкиРабота амплитудного детектора заключается в определении момента появления максимума модуля производгде К - постоянный коэфАициент, определяемый при первоначальной настройке, зависит открупности, питания, режима,измельчения и конструктивных особенностей оборудования;Аи Тп - ста тич еский и динамич еский параметры объектов управления;К" истК- новое и старое значениястатич еског о к оэффициентаусиления ПИ-регулятора 25.Новое значение коэффициента приинтегральной составляющей в формируемом регулятором 25 ПИ-законе управления определяется по выражениюнов КК аноВ 10КИ т ф"игде К - нормирующий множительВычислитель 24 осуществляет определение новых значений Ки Кя 15в формируемом регулятором 25 ПИ -законе управления УИ):ь,- Я + К 1 Е (о )ДоНа выходе регулятора 25 сформирован сигнал П(1 - управляющее воздействие на измерение расхода водыв слив классификатора, поступающеечерез блок 31 сложения на исполнительный механизм 26 задвижки 27. 25Одновременно с этим сигнал с выхода блока 14 сравнения запускаетмасштабный блок 11, на вход которого от блока 18 памяти поступаетстарое значение т , В блоке 11 30определяется величина ЗТ 1,1, которая сравнивается в блоке 16 сравнения с текущим значением Т временирегулирования со второго выхода таймера 21, т.е. с временем от моментаподачи скачка до момента достижениявеличиной Я нулевого значения. ЕслиТ ЯТ 0, то сигнал с блока 16 поступает на ключ 30, разрешая проведение новой идентификации. Ло окончании переходного процесса с. (С)(нулевое) регулятор 25 и таймер 21,Система подготовлена к регулированию 45на новое изменение динамических истатических свойств объекта регулирования.Повышение помехозащищенности икачества управления при наличии шумов на выходе, имеющих высокий уровень и широкий спектр, достигаетсяследующим образом,Во всех режимах работы системысигнал с выхода датчика 1 поступаетв 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. Разность 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 деформируе 1 ся 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 вания, первый выход второго блокапамяти соединен с первым входомлогического блока, выход триггерасоединен с вторыми входами первогомасштабного блока и таймера, первыйвыход которого соединен с вторымвходом вычислителя, с первым входомвторого блока сравнения, выход ко-торого соединен с вторым входом первого блока памяти, с первым входомвторого масштабного блока, с третьимвходом вычислителя, второй выходкоторого соединен с третьим входомпервого блока памяти, первый выходкоторого соединен с первым входомпервого блока умножения и с четвертым входом вычислителя, второй выход первого блока памяти соединен свторым входом второго масштабногоблока и с входом третьего масштабного блока, выход которого соединен свторым входом второго блока сравнения, выход второго масштабного блокасоединен с первым входом третьегоблока сравнения, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен свыходом четвертого блока сравнения,входы которого соединены с эадатчиком модуля отклонения и с выходомпервого блока определения модуля,второй выход второго блока памятисоединен с вторым входом логического блоха, выход первого ключасоединен с первым входом блока сложения, выход второго ключа соединенс 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 914 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 коэААициента усиления системы обеспечивает адаптивную Аильтрацию помех и повышает надежность идентификации за счет автоматического изменения общего коэААициента усиления системы во всех. режимах ее работы (как в режиме идентиАикации, 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 продукту) при одновременном снижении потерь на 0,4 Е за счет уменьшения переизмельчения. Формула изобр етения Система адаптивного управления одностадийным циклом мокрого измельчения, включающая датчик и задатчик крупности, четыре блока сравнения, Аильтр, блок дифАеренцирования,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 классиАикатор, 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 Аильтра, выход которого соединен с входами блока диАференцирования, первого блока определения модуля, первым входом регулятора, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами вычислителя, первый 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 вход вычислителя соединен с выходомпервого масштабного блока, первыйвход которого и первый вход триггерасоединены с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен свыходом второго блока определениямодуля, выход логического блока соединен с первыми входами таймера,блока Аормирования выдержки времени,первого блока памяти и вторым входом первого ключа, выход Аильтра соединен с первым входом второго блока памяти, второй вход которого и вход второго блока определения модуля соединены с выходом блока днфАеренцироЛ г. Составитель В,АлекперовРедактор И.Горная Техред Л.Сердюкова р В Рочанен 54 610/6 Тира Государственно о комите1303 5,;осква годписное55обретениям и открытиям при ГКТ ССРаушская наб д, 4/5 Зака НИИП о оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, агарцин, 101 111 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 вто 480878 12рым входом третьего ключа, третийвход которого, а также второй входтриггера и третий вход первого ключасоединены с выходом второго блока5сравнения, выход фильтра соединенс входом нуль-органа, выход которого соединен с четвертым входом регулятора и третьим входом таймера,второй выход которого соединен свторым входом третьего блока сравнения, выход второго блока умножениясоединен с исполнительным механиз -мом, датчик крупности соединен свходами фильтров низких и высокихчастот, выходы которых через соответствукнцие выпрямители соединены свходами пятого блока сравнения.