CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

分類號密級UDC 學(xué)位論文CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)作者姓名:董憲輝指導(dǎo)教師:柴天佑教授信息科學(xué)與工程學(xué)院申請學(xué)位級別:碩士 學(xué)科類別:工科學(xué)科專業(yè)名稱：控制理論與控制工程論文提交日期:2010年6月25日論文答辯日期：2010年7月4日學(xué)位授予日期： 甯媵員會主席：評閱人：東北大學(xué)

2010年7月AThesisfortheDegreeofMasterinControlTheoryandControlEngineeringDesignandDevelopmentofComputerControlSystemforContinuousCountercurrentDecantationProcessByDongXianhuiSupervisor:ProfessorChaiTianyouNortheasternUniversityJune2010

獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示誠摯的謝意。學(xué)位論文作者簽名:簽字日期:學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定:即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流。（如作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流,請在下方簽名：否則視為不同意）學(xué)位論文作者簽名: 導(dǎo)師簽名：簽字日期簽字日期：簽字日期簽字日期：CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)摘要在現(xiàn)代冶金工業(yè)中,采用濕法冶金工藝所得到的懸浮液中包括礦石浸出后的殘渣和浸出液。通常懸浮液是不穩(wěn)定的,其中的固體粒子在外力的作用下,能與液相分離。礦石經(jīng)一次或多次浸出之后,又經(jīng)過液固分離過程，殘渣已成為無可利用與回收價值的物料時,通常作為廢棄物排出。排出前,通常利用沉降槽或濃密機采用連續(xù)逆流洗滌的エ藝對殘渣進(jìn)行洗滌,以達(dá)到洗凈殘渣中的有用物質(zhì)的目的,使有價值物質(zhì)回收最大化。對連續(xù)逆流洗滌流程的合理設(shè)計與控制能夠有效地提高生產(chǎn)效率。然而該過程具有設(shè)備之間關(guān)聯(lián)復(fù)雜,關(guān)鍵エ藝參數(shù)關(guān)聯(lián)耦合嚴(yán)重，エ況條件變化大等控制難題。因此，采用先進(jìn)的控制技術(shù)實現(xiàn)其自動控制具有重要意義。本文以某大型冶煉廠CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)項目為背景,進(jìn)行了CCD逆流洗滌生產(chǎn)過程控制策略的研究以及計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。本文主要內(nèi)容歸納如下:(1)通過對實際生產(chǎn)過程中的問題和難點分析,研究了CCD逆流洗滌過程的控制策略,包括過程回路控制、設(shè)備連鎖邏輯控制。過程回路控制包括溢流槽液位控制、濃密機過程控制。對濃密機過程進(jìn)行分析提出PID控制器、協(xié)調(diào)控制與解耦控制相結(jié)合的控制策略,并模擬現(xiàn)場實際模型對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。設(shè)備連鎖邏輯控制主要包括設(shè)備的啟停、連鎖關(guān)系。(2)結(jié)合CCD逆流洗滌過程的特點和控制要求,提出了包括過程控制層與過程監(jiān)控層的CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)行了系統(tǒng)的功能設(shè)計與硬件設(shè)計。該系統(tǒng)具體物理實現(xiàn)框架由以太網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成,以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息集成和功能集成。(3)設(shè)計和開發(fā)了某大型冶煉廠CCD逆流洗滌生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)。(4)對開發(fā)的CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究和功能測試。關(guān)鍵詞:連續(xù)逆流洗滌;解耦控制;協(xié)調(diào)控制;計算機控制系統(tǒng);建模仿真DesignandDevelopmentofComputerControlSystemfor

ContinuousCountercurrentDecantationProcessAbstractInmodemmetallurgyindustry,suspensionobtainedbyusinghydrometallurgicalprocessescontainstheresidueafterleachingtheoreandtheleachingsolution.Usuallysuspensionisunstable,andthesolidparticlesinitcanseparatewiththeliquidunderexternalforce.Oreisleachedafteroneormoretimes,thengonethroughtheliquid-solidseparationprocesses,debrishasbecomethematerialswithnovalueofusingandrecycling,generallyisdischargedasawaste.Beforedischarging,debrisusuallyiscleanedbysedimentationtankorthickeradoptingcontinuouscountercurrentdecantationprocess,inordertoclearusefulmaterial,andmaximizetherecoveryofvaluablesubstances.Thegooddesignandcontrolforthecontinuouscounter-currentdecantationprocessenhancetheproductionefficiencycaneffectively.Buttocontroltheseprocesseshavemanydifficultproblems,suchascomplicatedtechnologyandseriouscouplingandsoon.Therefore,itsautomaticcontrolusingadvancedcontroltechniquesisofgreatsignificance.Wedesignanddevelopthecontrolstrategyandthecomputercontrolsystemonthebackgroundofthecontinuouscounter-currentdecantationprocessofonebigsmelter.Theprimaryworksareasfollowing:Ontheanalysisoftheproblemsanddifficultiesintheactualproductionprocess,thecontrolstrategyforthecontinuouscounter-currentdecantationprocessisresearched,whichincludesprocessloopcontrol,devicelogicinterlockcontrol.Theprocessloopmainlyincludesliquidlevelofthickeneroverflowtankcontrolsystem,thickenerprocesscontrolsystem.Accordingwiththethickenercharacteristic,thecontrolstrategywhichintegratedthePIDcontrolandCoordinationcontrolanddecouplingcontrolwasraised,objectmodelwasbuiltandparameterofcontrollerwasset.Thedevicelogicinterlockcontrolincludesstartandstopdevice,theinterlockrelations.Consideringthecharacteristicsandthecontrolrequirementsofthecontinuouscounter-currentdecantationprocess,thetwo-layerarchitectureofcomputercontrolsystemforredmudseparatingandwashingprocessisresearchedanddeveloped,includingPMS(processmonitoringsystem)andPCS(processcontrolsystem),anddesignthefunctionsandhardware.ThecomputernetworkofthreelayersisindustryEthernet,controlnetworkanddevicenetwork.Informationintegrationandfunctionintegrationofcomputercontrolsystem-HI-isachievedwiththethreelayersnetwork.Thecomputercontrolsystemfbrcontinuouscounter-currentdecantationprocesswasdesignedanddeveloped.Hasconductedtheexperimentalstudyandthefunctiontestingtothedevelopmentofcontinuouscounter-currentdecantationprocesscomputercontrolsystem.Keywords：Continuouscountercurrentdecantation;Decouplingcontrol;Coordinationcontrol;Computercontrolsystem;Modelingandemulating.TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"獨創(chuàng)性聲明 I\o"CurrentDocument"摘要 II\o"CurrentDocument"Abstract Ill\o"CurrentDocument"第I章緒論 1\o"CurrentDocument"課題研究背景及意義 1\o"CurrentDocument"先進(jìn)控制技術(shù)在計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀 2\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程控制技術(shù)研究現(xiàn)狀及存在的問題 7CCD逆流洗滌過程控制技術(shù)研究現(xiàn)狀 7存在問題 8\o"CurrentDocument"本文的主要工作 9\o"CurrentDocument"第2章CCD逆流洗滌過程描述 10\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程工藝流程 10\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程控制目標(biāo) 12\o"CurrentDocument"影響洗滌效果的因素分析 14\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程控制難點分析 15\o"CurrentDocument"本章小結(jié) 15\o"CurrentDocument"第3章CCD逆流洗滌過程控制方法研究 17\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程模型 17\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程控制策略 19\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程回路控制方法 20\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程邏輯控制方法 26\o"CurrentDocument"本章小結(jié) 28\o"CurrentDocument"第4章CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 29\o"CurrentDocument"計算機控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 29\o"CurrentDocument"計算機控制系統(tǒng)的功能設(shè)計 32系統(tǒng)控制功能設(shè)計 32系統(tǒng)監(jiān)控和管理功能設(shè)計 35\o"CurrentDocument"計算機控制系統(tǒng)平臺設(shè)計 38系統(tǒng)硬件平臺 38系統(tǒng)軟件平臺 43\o"CurrentDocument"計算機控制系統(tǒng)開發(fā) 44過程控制程序的開發(fā) 44過程監(jiān)控和管理功能的開發(fā) 51\o"CurrentDocument"本章小結(jié) 59\o"CurrentDocument"第5章CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)的實驗研究和功能測試 62\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)實驗對象的搭建 62\o"CurrentDocument"過程特性實驗 63\o"CurrentDocument"控制方法實驗 66\o"CurrentDocument"CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)的功能測試 68\o"CurrentDocument"本章小結(jié) 69\o"CurrentDocument"第6章結(jié)論和展望 71\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 72\o"CurrentDocument"致謝 76\o"CurrentDocument"攻讀碩士期間主要工作 77第1章緒論課題研究背景及意義鍥鉆是國民經(jīng)濟(jì)重要的戰(zhàn)略物資,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、軍事、航空航天、石油、化エ、電子和機械制造業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對銀鉆材料的重視程度越來越高,保鉆エ業(yè)的發(fā)展備受關(guān)注。20世紀(jì)80年代以來,中國經(jīng)濟(jì)取得了高速的發(fā)展,有色金屬消費需求旺盛,1993—2003年的10年間,中國銀制品的消費量年平均增長率高達(dá)12%。近年來更成為全球銀資源消費增長最快的國家⑺。中國特鋼協(xié)會不銹鋼分會的數(shù)據(jù)顯示,由于我國太鋼、寶鋼、酒鋼等不銹鋼冶煉項目的擴(kuò)建和新建,預(yù)計國內(nèi)對鍥的需求還會增加図。世界上可開采的銀資源有2類,ー類是硫化鎮(zhèn)礦床,另?類是氧化饃礦床。從世界范圍看,目前約有70%的銀是從硫化銀礦中提取的,但是銀貯量的65%-70%賦存于氧化銀礦床中,這是ー個很大的矛盾。隨著硫化銀資源和高品位紅土銀礦資源的逐漸減少,大量存在的品味在1%左右的紅土銀礦的經(jīng)濟(jì)開發(fā)日益為人們所關(guān)注口］。氧化銀礦是含銀橄欖石經(jīng)長期風(fēng)化淋濾變質(zhì)而形成的礦物,由于礦床風(fēng)化后鐵的氧化,礦石呈紅色,所以統(tǒng)稱為紅土礦。根據(jù)礦石中鐵和鎂含量的不同,氧化饃礦通常分為2種類型,ー種為褐鐵礦類型，此種礦石含鐵較高宜采用濕法冶金工藝處理。另ー種為硅鎂銀礦,此種礦石含鎂較高而含鐵較低宜采用火法冶金工藝處理［3］。本文所依托的項目為某國有大型銀鉆冶煉項目,該項目所采用的冶煉エ藝為硫酸加壓酸浸工藝。在加壓酸浸工藝中,CCD逆流洗滌過程是其中重要的工序,它直接關(guān)系到浸出漿中有用物質(zhì)的回收率。加壓酸浸后礦漿經(jīng)過礦漿中和后進(jìn)入CCD逆流洗滌エ序。經(jīng)過前期進(jìn)行的高壓酸浸處理,礦石中的銀鉆以離子的形式出現(xiàn)在料漿中,渣漿為無用物質(zhì)。采用連續(xù)逆流洗滌エ藝對礦漿進(jìn)行洗滌以最大限度減少渣漿中帶走的有用溶液。CCD逆流洗滌過程可分為完全相同的七臺串聯(lián)濃密機的濃密分離過程,在生產(chǎn)中,需要對濃密機的底流濃度、泥層界面高度和泥層靜壓進(jìn)行控制。而濃密機過程本身具有多變量強耦合的特點，輸入輸出眾多,任何一個輸入的變化都會引起所有輸出發(fā)生波動,參數(shù)之間耦合嚴(yán)重。エ藝機理復(fù)雜,操作環(huán)境惡劣,由于受生產(chǎn)條件的限制和設(shè)備運行參數(shù)的改變,系統(tǒng)具有大慣性、非線性,加上來料性質(zhì)波動頻繁，難以及時準(zhǔn)確的根據(jù)變化的來料情況和后續(xù)エ序的生產(chǎn)情況進(jìn)行有效控制。旦濃密過程機理復(fù)雜,難以建立,輸入、輸出以及干擾之間精確的數(shù)學(xué)模型,從而難以采用基于模型的控制方法和傳統(tǒng)的最優(yōu)控制方法。針對裸鉆沉淀分離過程控制中存在的上述問題,本文依托東北大學(xué)流程工業(yè)自動化教育部重點實驗室和沈陽東大自動化公司的技術(shù)優(yōu)勢,通過某國有大型冶煉廠銀鉆冶煉項目的工程實踐,在對加壓酸浸紅土鍥鉆礦冶煉エ藝全面掌握的基礎(chǔ)上,利用先進(jìn)的計算機控制方式對CCD逆流洗滌過程進(jìn)行監(jiān)視和控制。以穩(wěn)定生產(chǎn),降低生產(chǎn)過程中的資源消耗,提高勞動生產(chǎn)率為目標(biāo),將控制理論與具體工程實際相結(jié)合,采用智能協(xié)調(diào)控制策略對CCD逆流洗滌過程進(jìn)行自動控制,對于降低工人勞動強度具有重要意義。先進(jìn)控制技術(shù)在計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀在現(xiàn)實生活中,通常把原材料轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品并具有一定生產(chǎn)規(guī)模的過程叫做生產(chǎn)過程⑷。按照其中物質(zhì)和能量的流動狀態(tài),エ業(yè)生產(chǎn)過程大致可以分為連續(xù)(或批處理)的生產(chǎn)過程(如發(fā)電、化工、水處理、冶金、煉油、石油化工、冶金、發(fā)電、石油化エ、造紙、生物化工、輕エ、水處理等)和離散制造過程(如汽車制造、機械加工等)。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、測量技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機技術(shù)與控制理論、自動化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物ー計算機控制在エ業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用。它的發(fā)展與計算機技術(shù)的進(jìn)步密不可分⑸。在20世紀(jì)60年代,計算機在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用,只是取代模擬控制器控制過程變量、顯示、記錄和記錄報警儀表,實現(xiàn)所謂直接數(shù)字控制(DDC)。DDC系統(tǒng)的出現(xiàn)是計算機控制技術(shù)發(fā)展的ー個重要里程碑,它用計算機代替常規(guī)控制器,實現(xiàn)閉環(huán)控制,可以較好的發(fā)揮計算機運算速度快,實時性高，計算能力強的優(yōu)勢。但是計算機的價格仍然太高,可靠性也不能滿足當(dāng)時很多部門和生產(chǎn)過程控制的要求,所以,模擬儀表控制系統(tǒng)仍舊大量采用。直到20世紀(jì)70年代，微處理器和微型計算機的出現(xiàn),消除了長期阻礙計算機控制發(fā)展中計算機價格昂貴和可靠性差的兩大問題,從而開發(fā)出基于微處理器的集散式控制系統(tǒng)(DCS)。集散控制系統(tǒng)對測量和控制回路采用分散結(jié)構(gòu)而信息進(jìn)行集中處理,大大提高了計算機控制系統(tǒng)的可靠性,從而使計算機控制系統(tǒng)獲得了大規(guī)模的推廣使用。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,基于現(xiàn)場總線的計算機控制系統(tǒng)(FCS)正在開發(fā)并逐步走向?qū)嵱没?。其可靠性更?成本更低，設(shè)計、安裝調(diào)試、使用維護(hù)更簡便。隨著計算機在企業(yè)管理和控制中的應(yīng)用,過程自動化(PA)、工廠自動化(FA)、計算機集成過程控制(CIPS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和企業(yè)資源綜合規(guī)劃(ERP)等，正在成為提高工業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵手段,從而形成工廠計算機綜合優(yōu)化控制系統(tǒng)⑷。在エ業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度、壓カ、流量、液位、稱重、成分等通常是需要測量和控制的變量。目前,控制這些變量應(yīng)用較為廣泛的方法是常規(guī)控制方法。所謂常規(guī)控制是指采用經(jīng)典的PID控制算法使エ業(yè)生產(chǎn)過程的被控變量在遭受到外來擾動的情況下,穩(wěn)定的維持在預(yù)先的設(shè)定值上。其理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論,主要采用頻域分析方法進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計和綜合。由于傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)對于一般的エ業(yè)生產(chǎn)過程都能滿足控制要求,再加上這種控制方式容易操作,也比較簡單,所以受到エ業(yè)界的歡迎。目前,PID控制器仍在廣泛應(yīng)用，即便是在大量采用DCS的最現(xiàn)代化的裝置中,這類回路仍占總回路數(shù)的80%以上ゆ，但是,隨著工業(yè)生產(chǎn)過程規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加,對產(chǎn)品質(zhì)量和過程控制變量的波動范圍要求越來越嚴(yán)格,很多系統(tǒng)具有高度的非線性、不確定性、強耦合性和大時滯性等特性，并存在苛刻的約束條件,使常規(guī)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)了。具體表現(xiàn)在對于復(fù)雜的エ業(yè)生產(chǎn)過程,其被控變量波動較大,難以實現(xiàn)卡邊控制。另一方面，常規(guī)控制方法也不能實現(xiàn)多變量控制。得益于控制理論和計算機技術(shù)的發(fā)展,從20世紀(jì)70年代開始,基于現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)運而生⑻。其目標(biāo)就是為了解決那些采用常規(guī)控制效果不佳甚至無法對付的復(fù)雜エ業(yè)過程控制問題⑼。所謂先進(jìn)控制,是對那些不同于常規(guī)單回路控制,并具有比常規(guī)控制更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱,而非專指某種計算機控制算法"'ゆ?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展,為過程控制帶來了狀態(tài)反饋、輸出反饋、解耦控制、自適應(yīng)控制等ー系列多變量控制系統(tǒng)設(shè)計方法。1980年前后,來自過程控制界的兩位探索者J.A.Richalet："和C.R.Cutle丿⑵分別報道了其各自研究的有關(guān)解決實時動態(tài)環(huán)境下帶約束的多變量耦合系統(tǒng)控制問題的成果,這就是著名的模型預(yù)測啟發(fā)式控制(MPHC)和動態(tài)矩陣控制(DMC)。這ー一事實表明，過程工業(yè)己開始接受現(xiàn)代控制概念,從而引發(fā)了以預(yù)測控制為代表的先進(jìn)控制策略在エ業(yè)過程控制中的大量應(yīng)用皿⑶。隨后,出現(xiàn)了許多約束模型預(yù)測控制的工程化軟件包11"。通過在模型辨識、優(yōu)化算法、控制器結(jié)構(gòu)分析口"參數(shù)整定‘⑹和有關(guān)穩(wěn)定性"⑻和魯棒性.如研究等方面的?系列工作,基于模型的控制理論體系已基本形成，并成為目前過程控制中應(yīng)用最成功、也最有前途的先進(jìn)控制策略⑵為。與此同時，專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)等智能控制策略⑵畫正在成為最具有潛カ的先進(jìn)過程控制工具。對于純滯后系統(tǒng)特性,Smith于1975年提出Smith預(yù)估補償器“3由于Smith預(yù)估補償器對參數(shù)變化靈敏度極高，又相繼出現(xiàn)了各種補償方法。還有針對信息不完全性或者很難測量到的一些參數(shù),人們提出了推斷控制系統(tǒng)和軟測量技術(shù)ス,0]o實際エ業(yè)生產(chǎn)過程中，先進(jìn)控制技術(shù)與計算機控制系統(tǒng)的結(jié)合能提高過程控制水平,給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益切,并且能實現(xiàn)全場信息集成,提供決策依據(jù)。先進(jìn)控制理論按是否需要建立精確的數(shù)學(xué)模型分成兩大類。ー類是基于模型的先進(jìn)控制技術(shù),如預(yù)測控制、多變量解耦控制、魯棒控制、變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制，大系統(tǒng)分散控制等;另一-類是不依賴于精確數(shù)學(xué)模型的智能控制技術(shù),如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)等。下面就在計算機控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用的幾種先進(jìn)控制算法進(jìn)行簡單介紹。1.預(yù)測控制1978年,在文獻(xiàn)［28］中首次詳細(xì)闡述了這類算法產(chǎn)生的動因、機理及其在工業(yè)過程中的應(yīng)用效果。從此,預(yù)測控制（PredictiveControl）⑵1作為這類新型控制算法的統(tǒng)ー名稱出現(xiàn)在控制領(lǐng)域中。預(yù)測就是借助于對已知、過去非參數(shù)數(shù)據(jù)模型和現(xiàn)在輸入輸出信息,預(yù)測系統(tǒng)未來的輸出狀態(tài)。預(yù)測控制對模型的精度要求不高、具有控制效果好、魯棒性強等優(yōu)點,可以有效的克服過程的不確定性、非線性和關(guān)聯(lián)性,并能方便的處理工業(yè)過程被控變量和操縱變量中的各種約束,符合現(xiàn)代流程工業(yè)的實際要求。2,推斷控制推斷控制是在1978年有美國的Brosilow和Tong等人提出來的⑶］。它的基本思想是利用容易獲得的ー些過程變量（稱為輔助變量）,通過建立某種數(shù)學(xué)關(guān)系來推斷難以直接測量或測量滯后太大的關(guān)鍵過程變量（稱為主導(dǎo)變量）,以軟件來代替硬件（如傳感器）功能一即阮測量技術(shù),從而實現(xiàn)對主導(dǎo)變量的控制,改善控制品質(zhì)。近年來,國際和國內(nèi)都有不少人將推斷控制的涵義擴(kuò)大,凡是采用推斷變量的控制，即基于軟測量的控制,統(tǒng)稱為推斷控制加。軟測量結(jié)果的可靠性是這類控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。.自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制器是一種能修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動的動態(tài)特性的變化控制器。自適應(yīng)控制和常規(guī)反饋控制和最優(yōu)控制ー樣,也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法,所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動的先驗知識比較少。自適應(yīng)控制系統(tǒng)能在對象運行過程中,通過不斷地測量系統(tǒng)輸入、狀態(tài)、輸出或性能指標(biāo)，逐漸辨識模型參數(shù),然后做出控制決策。目前,自適應(yīng)控制系統(tǒng)基本分為兩大類:ー類是模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)⑼,另ー類是自校正調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)陰。一般來說,自適應(yīng)控制在導(dǎo)彈、航空和空間飛行器的控制中很成功，但在工業(yè)過程控制中,傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制并不能達(dá)到很好的控制要求。.魯棒控制魯棒控制理論是分析和處理具有不確定性系統(tǒng)的控制理論,包括兩大類問題:魯棒性分析及魯棒性綜合問題。魯棒性分析是根據(jù)給定的標(biāo)稱系統(tǒng)和不確定性集合，找出保證系統(tǒng)魯棒性所需的條件;而魯棒性綜合（魯棒控制器設(shè)計問題）就是根據(jù)給定的標(biāo)稱模型和不確定性集合,基于魯棒性分析得到的結(jié)果來設(shè)計ー個控制器,使得閉環(huán)系統(tǒng)滿足期望的性能要求。一般來說魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計是以ー些最差的情況為基礎(chǔ)，因此系統(tǒng)一般并不工作在最優(yōu)狀態(tài)。魯棒控制方法適用于對穩(wěn)定性和可靠性有較高要求的應(yīng)用,同時過程的動態(tài)特性已知并且不確定因素的變化范圍可以預(yù)估。在工業(yè)過程控制中,有些控制系統(tǒng)也可以用魯棒控制方法設(shè)計。但是,魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計一般要由高級專家完成。一旦設(shè)計成功,就不需要太多的人工干預(yù)。而另ー方面,如果要升級或作重大調(diào)整,系統(tǒng)就要重新進(jìn)行設(shè)計.。.遺傳算法遺傳算法的是ー類借鑒生物界的進(jìn)化規(guī)律(適者生存,優(yōu)勝劣汰遺傳機制)演化而來的隨機化搜索算法。它是由美國的J.Holland教授于1975年首先提出的。該算法使用群體搜索技術(shù),通過對當(dāng)前群體施加選擇、交叉、變異等ー系列遺傳操作,產(chǎn)生出新一代群體,并逐步使群體進(jìn)化到包含最優(yōu)解。遺傳算法不受搜索空間的限制性假設(shè)約束,不存在諸如函數(shù)連續(xù)性、求導(dǎo)和單峰值的條件,具有內(nèi)在的并行性和更好的全局尋優(yōu)能力。該算法已在包括PID控制器參數(shù)整定等各類優(yōu)化問題的求解中得到應(yīng)用畑,尤其適合那些復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問題。遺傳算法存在的主要問題是:收斂速度慢和易出現(xiàn)早熟收斂[37].智能控制智能控制是人工智能、運籌學(xué)和控制理論三種學(xué)科的交叉,是控制理論發(fā)展的高級階段。智能控制具有定量與定性相結(jié)合的分析方法和特點。有代表性的智能控制包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制和模糊邏輯控制等耐加。(1)模糊控制模糊控制是基于模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理,模仿人類控制知識、經(jīng)驗及決策過程的一種智能控制.。模糊控制器主要由模糊化、模糊推理、知識庫和解模糊化這四部分組成,如圖1.1所示。K1.1模糊控制器的基本框架Basicstructureoffuzzycontroller模糊化功能部分將輸入的精確量變換成模糊量。知識庫通常由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫組成,包括了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識和控制目標(biāo)。數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的尺度變換因子、隸屬度函數(shù)以及模糊空間的分級數(shù)等。規(guī)則庫主要包括用模糊語言變量表示的ー系列控制規(guī)則。模糊推理不分用來模擬人基于模糊概念推理的行為,是模糊控制器的核心。解模糊化的作用是將模糊推理得到的模糊控制量轉(zhuǎn)換為用于控制的精確量。大量的工程實踐表明,模糊控制主要適用于那些由于非線性強烈和其他建模復(fù)雜的系統(tǒng)。與基于精確數(shù)學(xué)模型的控制方法相比,模糊控制的優(yōu)越性在于處理不精確、控制具有高度不確定性的復(fù)雜性系統(tǒng)。雖然模糊控制已得到了廣泛的應(yīng)用,但模糊控制理論研究遠(yuǎn)未達(dá)到相當(dāng)完善和成熟的地步。因此,在未來的工作中,有必要繼續(xù)深入研究模糊控制的基本理論問題.。(2)專家控制專家系統(tǒng)是應(yīng)用人工智能技術(shù)將專家系統(tǒng)的理論與技術(shù)同控制理論方法與技術(shù)相結(jié)合,根據(jù)某個應(yīng)用領(lǐng)域的ー個或多個人類專家提供的知識和經(jīng)驗進(jìn)行的推理、判斷和決策的控制系統(tǒng)網(wǎng),專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示nセ0001 0(圖1.2專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Structuredrawingofexpertsystem其中,數(shù)據(jù)庫用來儲存相關(guān)事實及推理結(jié)果,知識庫存儲專家的知識,推理機用來模擬專家的推理技巧和方法。專家系統(tǒng)通過人機接口與用戶交換信息。知識獲取的任務(wù)是把知識輸入到知識庫中,并維持知識的完整性及一致性。推理機根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)事實和知識庫中的專家知識通過一定的推理方法進(jìn)行推理,并在推理過程中不斷更新數(shù)據(jù)庫,直到最后得出結(jié)論。解釋機構(gòu)跟蹤并記錄推理過程,當(dāng)用戶提出詢問需要給出解釋時,它將根據(jù)問題的要求分別做相應(yīng)的處理,最后把解答用約定的形式通過人機接口輸出給用戶。由此可知,專家系統(tǒng)適用于生產(chǎn)計劃、調(diào)度和故障診斷等決策問題,但不使用于解決連續(xù)控制問題。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制20世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來的自動控制領(lǐng)域的前沿學(xué)科之一,是人エ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模擬基礎(chǔ),來模擬人的形象思維以及學(xué)習(xí)和獲得知識的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是ー種數(shù)據(jù)驅(qū)動的控制方法,適用于具有非線性、不確定性且無模型可供利用的控制對象。目前提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方案主要包括:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)?？刂坪蜕窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)評判控制等。近年來在發(fā)展過程中,DCS控制系統(tǒng)將更多的標(biāo)準(zhǔn)化控制策略和先進(jìn)的控制方法以軟件形式融合進(jìn)來,從而增強了系統(tǒng)的控制功能。如自適應(yīng)控制、多變量預(yù)估控制、推斷控制、模糊控制、統(tǒng)計過程控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等控制策略,都能以軟件方式應(yīng)用于DCS系統(tǒng)中,并且趨向于混合控制。如模糊專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制。從而擴(kuò)大了DCS的應(yīng)用領(lǐng)域,解決了現(xiàn)代工業(yè)過程的復(fù)雜性、不確定性、高標(biāo)準(zhǔn)的性能要求等問題。CCD逆流洗滌過程控制技術(shù)研究現(xiàn)狀及存在的問題在現(xiàn)代冶金工業(yè)中,采用濕法冶金工藝所得到的懸浮液中包括礦石浸出后的殘渣和浸出液組成的溶液,結(jié)晶析出的晶漿組成的懸浮液,以及其他過程所產(chǎn)生的懸浮液。通常懸浮液是不穩(wěn)定的,其中的固體粒子在外力的作用下,能與液相分離。這個外力可以是重力、離心力或壓強差,而與此相應(yīng)的分離設(shè)備分別是沉降槽（濃密機）、離心機和壓濾機等。濕法冶金產(chǎn)出的溶液和固體的一方或兩者都是有價物質(zhì),所以液固分離通常伴有洗滌過程,以達(dá)到分離干凈的目的。礦石經(jīng)一次或多次浸出之后,又經(jīng)過液固分離過程,殘渣已成為無可利用與回收價值的物料時,通常作為廢棄物排出。排出前,沉降槽（濃密機）底流要經(jīng)過多次洗滌,也要反復(fù)用沉降槽（濃密機）進(jìn)行分離。如果浸出殘渣不是廢棄物,則需要進(jìn)一步從其中分離有價物質(zhì),為提高其純度,亦需將第一次浸出液洗滌干凈。洗滌后是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),既涉及到隨附著液造成的原料及金屬的損失，更涉及到環(huán)境保護(hù)問題。由以上論述可知,從浸出礦漿中分離出含可溶性組分的浸出液和排出經(jīng)洗滌后的浸出渣,是濕法冶金的一個很重要的工序,占有很大的投資成本,也在很大程度上影響著整個流程的回收率網(wǎng)。エ業(yè)應(yīng)用中多采用連續(xù)逆流洗滌的方式,這種方式相比傳統(tǒng)的洗滌方式具有用水量低、浸出渣溶液回收率高的優(yōu)點。CCD逆流洗滌過程控制技術(shù)研究現(xiàn)狀連續(xù)逆流洗滌方式在工業(yè)過程中得到廣泛應(yīng)用。在文獻(xiàn)［44］中,作者根據(jù)成品液抽出部位、底流液固比、洗滌模數(shù)的不同，將連續(xù)逆流洗滌系統(tǒng)分為恒定洗滌系統(tǒng)和復(fù)雜洗滌系統(tǒng)。并提出了多級逆流洗滌系統(tǒng)洗滌動カ數(shù)的概念、導(dǎo)出多級不完全混合的洗滌方程式,并著重介紹了洗滌動カ數(shù)在エ藝計算中的應(yīng)用。給出了濕法冶金中多級常規(guī)以及復(fù)雜逆流洗滌的一般計算式,同時對計算式中涉及的洗滌級混合效率提供了經(jīng)驗值測算方法。為了計算連續(xù)逆流濃密洗滌的效率與洗滌級數(shù),蘇聯(lián)的學(xué)者E.n.TK）4）THH推出了計算公式網(wǎng)。在文獻(xiàn)［43］中,作者采用計算機中常用的程序,對濃密機連續(xù)逆流洗滌過程各級溶液濃度組成的“一-次多元聯(lián)立方程組”和直接計算出洗滌效率及洗滌級數(shù)的E.n.TQjmiH“公式”進(jìn)行運算,得出了完全相同的計算結(jié)果。而在文獻(xiàn)［46］中,作者提出用簡潔方便的解析法和圖解法對洗滌過程進(jìn)行了分析,并應(yīng)用所提供的方法進(jìn)行了實例計算。而連續(xù)逆流洗滌エ藝更是在工業(yè)過程中得到廣泛應(yīng)用。早在20世紀(jì)60年代,陳家鋪院士和牟邦立教授等組團(tuán)赴古巴考察毛阿銀廠后所編寫的《古巴毛阿鍥廠考察報告》ー書中就有濃密機逆流洗滌的記載⑼。近年來更是在金礦冶金、造紙エ業(yè)、稀土冶金以及凈化四溟乙烷中得到應(yīng)用即ー陽。連續(xù)逆流洗滌過程中主要控制設(shè)備是沉降槽或濃密機,兩者的工作原理基本相同。這里僅以介紹濃密機的發(fā)展?fàn)顩r。濃密機是逆流洗滌過程中的常見設(shè)備ゆえ,主要用來控制和穩(wěn)定進(jìn)入后繼選礦作業(yè)的礦漿濃度。濃密機的工作原理就是利用重力作用將固體懸浮液分離為上層清液及下部高濃度的漿液歷的。20世紀(jì)60年代末,國外開始發(fā)展深錐濃密機和高效濃密機,由英國煤炭局開發(fā)的第一臺深錐濃密機可使底流濃度達(dá)到60%以上,極大提高了濃密效率。國內(nèi)的科研院所從70年代初オ開始相應(yīng)的研究工作。高效濃密機主要分為Dorr-Olieve高效濃密機"1、Envior-Clear高效濃密機函和EIMCO高效濃密機網(wǎng)一則,它們之間主要差別是給料機不同。而在濃密機控制中,文獻(xiàn)［61］中作者針對鐵礦選礦廠尾礦濃縮應(yīng)用的大型濃密機,提出了檢測給礦干礦量,根據(jù)濃密機給礦與排礦動態(tài)平衡關(guān)系控制其底流濃度的濃密機底流濃度自動控制系統(tǒng)。文獻(xiàn)［62-64］中只是提到通過可編程控制器來實現(xiàn)濃密機底流的自動排放,沒有設(shè)計回路參與自動控制。針對濃密機生產(chǎn)過程機理復(fù)雜,具有非線性、大滯后的特點,文［65］提出了由過程控制和過程管理兩層結(jié)構(gòu)組成的綜合自動化系統(tǒng),提出了濃密機底流濃度智能控制策略,并應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程當(dāng)中。存在問題在エ業(yè)生產(chǎn)過程中,一般采用濃密機或者沉降槽作為連續(xù)逆流洗滌流程的控制設(shè)備,一般為多個設(shè)備串聯(lián),當(dāng)前設(shè)備的輸入為前一設(shè)備的底流和下ー設(shè)備的溢流。若要對整個過程進(jìn)行控制,必將涉及到單個濃密機或沉降槽的控制。而目前,我國濃密機控制還不盡如人意,主要存在的問題為:(1)檢測儀表和檢測手段落后,自動化水平比較薄弱目前,我國大多數(shù)選礦廠的自動化水平和檢測水平還相對比較落后,濃密機生產(chǎn)過程主要以現(xiàn)場手動操作為主,自動化水平較低。對于實現(xiàn)自動控制的濃密機電刈,由于其操作環(huán)境惡劣，エ藝機理復(fù)雜，具有非線性、大慣性、來料性質(zhì)波動頻繁及瞬時底流濃度具有不確定性等特點,控制效果不佳。(2)過程機理復(fù)雜、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型洗滌過程涉及多個設(shè)備相互串聯(lián),當(dāng)前設(shè)備的輸入為前一設(shè)備的底流和下ー設(shè)備的溢流,而當(dāng)前設(shè)備的底流又作為下ー設(shè)備的輸入,溢流作為上一設(shè)備的輸入,其中一個輸入的變化都能引起上下游設(shè)備的輸出波動。逆流洗滌過程是ー個多變量強耦合的系統(tǒng)。機理復(fù)雜,難以建立輸入、輸出及干擾之間精確的數(shù)學(xué)模型,從而難以采用傳統(tǒng)的最優(yōu)控制方法和基于模型的解析控制方法。本文的主要工作本文對CCD逆流洗滌過程的工藝流程做了詳細(xì)介紹,并以某大型冶煉廠濕法冶金項目為背景,結(jié)合CCD逆流洗滌過程生產(chǎn)特點和エ藝流程進(jìn)行了控制策略研究以及計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)工作,本文主要內(nèi)容歸納如下:(1)本文介紹了CCD逆流洗滌過程的工藝流程,同時說明了影響洗滌效果的幾個主要因素和控制難點。(2)針對冶煉廠CCD逆流洗滌過程的控制任務(wù)及控制要求,提出了CCD逆流洗滌生產(chǎn)過程的控制策略,包括過程回路控制、設(shè)備連鎖邏輯控制。針對過程多變量特性采用智能協(xié)調(diào)和解耦相結(jié)合的控制策略,并進(jìn)行了系統(tǒng)建模與控制器參數(shù)調(diào)節(jié)。(3)結(jié)合CCD逆流洗滌過程的特點和控制要求,提出了包括過程控制層與過程監(jiān)控層的CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)行了系統(tǒng)整體設(shè)計、可靠性設(shè)計同時進(jìn)行了系統(tǒng)功能的設(shè)計,包括控制功能設(shè)計及監(jiān)控管理功能設(shè)計。(4)在上述工作基礎(chǔ)上,進(jìn)行了CCD逆流洗滌過程計算機控制系統(tǒng)開發(fā),開發(fā)了回路控制程序、設(shè)備的單起單?？刂七壿嫾霸O(shè)備之間的連鎖控制程序,同時開發(fā)了與程序相關(guān)的操作界面。通過這些開發(fā)的人機界面,操作員能夠方便的對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。第2章CCD逆流洗滌過程描述在現(xiàn)代冶金工業(yè)中,采用濕法冶金工藝所得到的懸浮液中包括礦石浸出后的殘渣和浸出液組成的溶液,以及其他在過程中所產(chǎn)生的懸浮液。通常懸浮液是不穩(wěn)定的,其中的固體粒子在外力的作用下，能與液相分離。礦石經(jīng)一次或多次浸出之后,又經(jīng)過液固分離過程,殘渣已成為無可利用與回收價值的物料時,通常作為廢棄物排出。排出前,通常利用沉降槽或濃密機采用連續(xù)逆流洗滌的エ藝對殘渣進(jìn)行洗滌,以達(dá)到洗凈殘渣中的有用物質(zhì)的目的,使有價值物質(zhì)回收最大化。如果浸出殘渣不是廢棄物,則需要進(jìn)ー步從其中分離有價物質(zhì),為提高其純度,亦需將第一次浸出液洗滌干凈。洗滌后是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),既涉及到隨附著液造成的原料及金屬的損失,更涉及到環(huán)境保護(hù)問題。由以上論述可知,從浸出礦漿中分離出含可溶性組分的浸出液和排出經(jīng)洗滌后的浸出渣,是濕法冶金的ー個很重要的工序,占有很大的投資成本,也在很大程度上影響著整個流程的回收率陰。因此這里有必要對連續(xù)逆流洗滌過程工藝流程進(jìn)行詳細(xì)描述。2.1CCD逆流洗滌過程工藝流程在工業(yè)過程應(yīng)用中,殘渣固體顆粒的表面上有看不見的細(xì)小裂縫中還吸附、包裹著溶質(zhì)。因而在這種情況下,對溶質(zhì)洗滌時,不僅要洗脫顆粒表面附著的溶質(zhì),還必須有充分的接觸時間,使顆粒細(xì)小縫隙內(nèi)含有的溶質(zhì)也被置換、擴(kuò)散分離出來。洗滌方式主要分為傳統(tǒng)洗滌方式和連續(xù)逆流洗滌方式兩種。傳統(tǒng)洗滌方法采用在攪拌槽中攪拌后用過濾機進(jìn)行過濾的洗滌方式。一般來世這種洗滌方式洗液與固體顆粒的接觸時間很短,溶質(zhì)沒有得到充分置換、擴(kuò)散分離的時間。另ー方面,在這種洗滌方式中,顆粒含溶質(zhì)濃度高的部分由于置換、擴(kuò)散、洗滌出的高濃度溶質(zhì)是靜止?fàn)顟B(tài),即使接觸時間再長,其擴(kuò)散速度也是很小。而采用連續(xù)逆流洗滌的方式則可以充分的解決此類問題，這種方式相比傳統(tǒng)的洗滌方式具有用水量低、浸出渣溶液回收率高的優(yōu)點,本文所依托課題即采用的連續(xù)逆流洗滌方式。圖2.1即為CCD逆流洗滌過程的工藝流程。圖2.1連續(xù)逆流洗滌過程工藝流程圖Fig.2.1TheflowchartofcontinuouscountercurrentdecantationprocessCCD逆流洗滌系統(tǒng)采用一個系列,共7級。中和后的礦漿首先進(jìn)入CCD1濃密機,其底流依次進(jìn)入CCD2-CCD7濃密機。洗水從CCD7濃密機加入,CCD2-CCD7濃密機溢流作為洗水送往上ーー級洗滌濃密機,從而完成中和渣的逆流洗滌,CCD1濃密機溢流送到中和除鐵鋁エ序,CCD逆流洗滌的洗水為經(jīng)過酸化處理的部分貧液。在每一級濃密機中,均加入固定濃度的絮凝劑。從CCD7濃密機排出的底流送往尾渣中和エ序進(jìn)行處理。每臺濃密機配置1臺底流泵,1根底流管,管路上安裝有流量表,每臺濃密機底流管路上安裝有一臺濃度表,其中從CCD1到CCD7底流泵編號分別為PP0001-PP0007,流量計編號分別為FIQ0001-FIQ0007,濃度計編號分別為DIT0001-DIT0007。濃度表與流量表配合使用用來計算濃密機出礦量,計算出來的值既是濃密機底流的出礦量,又是下ー級濃密機給料的進(jìn)礦量。CCD1濃密機給料的進(jìn)礦量由上ーエ序的出口獲得，其進(jìn)料管路上安裝有一臺濃度計和一臺流量計,編號分別為D1T1001和F1Q1001。每臺濃密機配攪拌裝置,編號分別為AG0001-AG0007o每臺濃密機配置界面計和靜壓儀表，其中界面計安裝于濃密機頂部,編號分別為LIT0001到LIT0007,靜壓儀表編號分別為PIT0001-PIT0007,安裝于濃密機底部接近底流管附近。每臺濃密機進(jìn)料端配帶攪拌器混合槽?個,攪拌器編號分別為AG1001-AG1007o每臺濃密機配溢流槽ー個,溢流泵ー個,溢流槽液位檢測儀表?塊,溢流泵編號為PP1001-PP1007,液位檢測儀表編號為LIT0011-LIT0017o對應(yīng)每臺濃密機均配備一臺絮凝劑泵，絮凝劑泵在絮凝劑制備輸送東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章CCD逆流洗滌過程描述ェ序,但因為エ藝中要對絮凝劑泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,這里也將其列入工藝配置表,其編號分別為PP0011-PP0017,每條絮凝劑管路上安裝有一臺流量檢測儀表,編號分別為FIQ0011-FIQ0017o以CCD!濃密機為例介紹設(shè)備配置以及儀表安裝位置，如圖2.2所示:圖2.2設(shè)備及儀表配置安裝圖Fig.2.2Thediagramofequipmentandinstrumentarrangement2.2CCD逆流洗滌過程控制目標(biāo)通過上節(jié)中對連續(xù)逆流洗滌過程的工藝流程及所用設(shè)備的介紹可以知道,濃密機是該過程中的關(guān)鍵控制設(shè)備,它起到了將礦漿中固相和液相進(jìn)行分離的作用。濃密機主要是利用重力作用使懸浮液分成澄清液和濃密礦渣的ー種液固分離裝置。濃密機的構(gòu)造主要由工作橋架、刮泥機構(gòu)傳動裝置、底部呈圓錐形的槽體、主軸提升裝置、傳動主軸、耙架及刮板等組成。濃密機采用的傳動方式為電機通過聯(lián)軸器帶動行星擺線針輪減速器,減速器出軸通過ー對開式齒輪帶動渦輪減速器傳至主軸,從而使耙子轉(zhuǎn)動翩。傳統(tǒng)濃密機完全依靠重力作用進(jìn)行懸浮液的液固分離,對于固體顆粒細(xì)小的礦漿,此種濃密機沉降速率慢,嚴(yán)重影響工作效率。高效濃密機以其占地面積小,能耗低,工作效率高，處理量大的特點逐步取代傳統(tǒng)濃密機設(shè)備而成為主要的礦漿濃縮設(shè)備。其工作原理如圖2.3所示:圖2.3濃密機工作原理圖Fig.2.3Workschematicdiagramofthickener來料礦漿（上一級濃密機底流）與高分子絮凝劑同時加入濃密機的沉降區(qū),在絮凝劑的作用下,懸浮液中的細(xì)礦粒凝結(jié)成較大的顆粒,在重力的作用下迅速向底部沉降。沉降至濃縮區(qū)時,匯集成絮團(tuán)狀組織。繼續(xù)下沉至提耙區(qū),在刮板作用下進(jìn)?步濃縮,高濃度底流經(jīng)底部由底流泵排出,進(jìn)入后續(xù)エ序或進(jìn)入下ー濃密機繼續(xù)洗滌。澄清液通過濃密機頂部作為溢流排出。在沉降區(qū)和濃密區(qū)之間形成ー個濃度不同的兩相界面。CCD逆流洗滌過程中的控制設(shè)備主要是濃密機,它的主要作用還是用來進(jìn)行沉淀分離，因此對其控制目標(biāo)的要求與普通礦漿沉淀分離過程相似。在CCD逆流洗滌過程中,總共有七臺濃密機串聯(lián)工作,每個濃密機的控制策略均相同,這里僅以其中一臺進(jìn)行論述。在每臺濃密機中的檢測量為:濃密機溢流槽液位、溢流流量、濃密機泥層界面高度、泥層靜壓、底流密度、濃密機提耙電機的扭矩、底流流量以及泵的頻率、電流、運行狀態(tài)、故障報警等。其中涉及的被控量為:濃密機泥層界面的高度、泥層靜壓、底流排放濃度以及濃密機溢流槽的液位,面控制量為:溢流泵的轉(zhuǎn)速、絮凝劑的流量。濃密機的控制目標(biāo)是使?jié)饷軝C正常穩(wěn)定的運行,其中要求濃密機溢流槽的液位控制在エ藝要求的設(shè)定值附近,超過設(shè)定值太多會引起溢流水溢出。泥層界面穩(wěn)定在一個范圍內(nèi),泥層界面太高可能引起溢流“跑混”的現(xiàn)象，太低則可能引起濃密機排空,兩種情況均不利于洗滌過程正常運行。泥層靜壓不能太大,否則可能產(chǎn)生“壓耙”現(xiàn)象,使耙子負(fù)荷太大,影響正常工作。底流濃度控制在工藝要求的范圍內(nèi),以便在濃密機中維持一個濃縮泥漿床,保持一定的泥漿層有利于壓縮,加強濃密,提高整個過程的運行效率。綜上所述,濃密機控制的目標(biāo)是:控制濃密機溢流槽液位穩(wěn)定、控制濃密機泥層界面、泥層靜壓和底流濃度穩(wěn)定。影響洗滌效果的因素分析CCD逆流洗滌過程實質(zhì)是高濃度礦漿與洗滌水混合稀釋,然后在進(jìn)行液固沉淀分離的過程。因此對礦漿沉淀分離的好壞影響著ccd逆流洗滌過程。進(jìn)入濃密機渣漿的l/s（液固比）、渣漿中顆粒細(xì)度、絮凝劑添加量、底流L/S（液固比）等。1）進(jìn)入濃密機渣漿的厶/S（液固比）在進(jìn)入濃密機的渣漿流量不便的情況下,渣漿的L/S越小,進(jìn)入濃密機的固相物質(zhì)越多,進(jìn)而影響濃密機泥層的界面、靜壓以及底流濃度,對控制過程產(chǎn)生干擾,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。2）渣漿中顆粒細(xì)度根據(jù)斯托克斯定律,處于重力場中的懸浮液,其中的固體顆粒在液體中的沉降速率方程為:式中〃s為礦漿顆粒沉降速度,單位為m/s；d為礦漿顆粒直徑,單位為か;a為礦漿中固體顆粒密度,單位為Kg/m';タ為液體密度,單位為Kg/m‘；g為重力加速度，單位為m/$2,可取固定值為9.8；4為流體的粘滯系數(shù),單位為Nt/m”67州;由斯托克斯方程可知,礦漿中顆粒的沉降速度與其直徑的平方成正比,與顆粒和周圍液體的密度差成正比，與礦漿粘滯系數(shù)成反比胸。礦漿顆粒粒徑越粗，固相液相密度差越大,礦漿沉降速度越快,越易分離網(wǎng)。因此,顆粒過細(xì),會使沉降速度降低，影響生產(chǎn)效率。顆粒過粗，沉降速度過快,可能造成泥層靜壓過大,底流濃度過大,發(fā)生“壓耙”事故,影響濃密機正常工作。實際生產(chǎn)中,要避免渣漿中顆粒粒徑過粗或過細(xì)。3）絮凝劑添加量絮凝劑是ー類可使液體中不易沉降的懸浮顆粒凝聚沉降的物質(zhì)加。選擇合適的絮凝劑加入液體中,能使懸浮液中成膠體狀分散的顆粒凝聚成團(tuán),相當(dāng)于增加了顆粒的直徑,根據(jù)斯托克斯方程可知,能促使其快速沉降,提高生產(chǎn)效率。目前應(yīng)用的絮凝劑可分為無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑三類"「卻。絮凝沉淀法工藝簡單、效率高、費用低,在污水、廢水處理、污泥脫水、冶金、選礦、化工、紡織、醫(yī)藥、食品、造紙等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用“徇。在渣漿沉淀分離過程中,絮凝劑的作用在于作為礦漿中固體顆粒之間的“架橋”，即使顆粒之間相互碰撞、聚結(jié),以此形成直徑較大卻不太堅實的絮團(tuán)狀顆粒皿,促使其快速沉降,加速固液分離過程。另一方面,如果絮凝劑的加入量過大,一部分或大部分顆粒表面被絮凝劑緊緊包圍,顆粒之間的直接碰撞、聚結(jié)受到阻礙,絮凝劑的“架橋”作用減弱,絮凝效果變差,且造成絮凝劑的浪費.。4）底流厶/S（液固比）CCD逆流洗滌過程中需控制濃密機底流濃度以便在濃密機中維持ー個合理的泥層界面和泥層靜壓,同時維持ー個濃縮沉積層。保持一定的泥漿沉積層有助于壓縮,加強濃密。ー個較厚的泥漿沉積層可以促進(jìn)底流的濃縮和溢流的澄清，更好的促進(jìn)渣漿固液分離。底流濃度控制過小,則帶進(jìn)下ー級濃密機的溶液過多,在洗滌次數(shù)和洗滌水量不變的情況下,洗滌后損失的有用溶液就越多;底流濃度控制過大,可能引起底流堵塞、壓耙事故。CCD逆流洗滌過程控制難點分析CCD逆流洗滌過程中,包括多種內(nèi)外因素的交叉變化,不確定性普遍,由于礦漿沉降規(guī)律的復(fù)雜性及礦質(zhì)的多變,エ藝機理復(fù)雜,操作環(huán)境惡劣等因素的影響,使得對過程的控制變得復(fù)雜,其中的控制難點總結(jié)如下:.過程本身具有多變量強耦合的特點，輸入輸出眾多,任何ー個輸入的變化都會引起所有輸出發(fā)生波動。其中濃密機底流濃度對象、泥層界面對象及泥層靜壓對象之間的耦合關(guān)系為:絮凝劑加入量增大（減少）,引起泥層界面下降（上升）,泥層靜壓增大（減少）,同時引起底流濃度增加（減?。?底流排量加大（減?。?，引起底流濃度減?。ㄔ黾樱?同時引起泥層界面下降（上升）以及泥層靜壓減?。ㄔ黾樱?。.エ藝機理復(fù)雜,操作環(huán)境惡劣，由于受生產(chǎn)條件的限制和設(shè)備運行參數(shù)的改變,系統(tǒng)具有大慣性、非線性,加上來料性質(zhì)波動頻繁,難以及時準(zhǔn)確的根據(jù)變化的來料情況和后續(xù)エ序的生產(chǎn)情況進(jìn)行有效控制。.礦漿沉降規(guī)律復(fù)雜及礦質(zhì)的多變使?jié)饷苓^程表現(xiàn)出很強的不確定性。構(gòu)成濃密過程擾動的進(jìn)礦量以及礦質(zhì)的（主要為礦石密度）的變化,增加了濃密機操作與控制的復(fù)雜性。.機理復(fù)雜,難以建立,輸入、輸出以及干擾之間精確的數(shù)學(xué)模型,從而難以采用基于模型的控制方法和傳統(tǒng)的最優(yōu)控制方法,而常規(guī)的解耦控制方法也主要建立在模型準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上,因此也難以進(jìn)行應(yīng)用。本章小結(jié)本章首先介紹了エ業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行礦漿洗滌的目的,對常用洗滌方式進(jìn)行了簡單敘述,并比較了各自的優(yōu)缺點,重點對CCD逆流洗滌過程的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)描述,介紹了該過程中工藝設(shè)備和檢測儀表的配置情況,詳述了CCD逆流洗滌過程的控制目標(biāo),然后從エ藝角度分析了影響洗滌效果的重要因素,并在最后分析了CCD逆流洗滌-15-過程的控制難點。第3章CCD逆流洗滌過程控制方法研究在エ業(yè)生產(chǎn)過程中,CCD逆流洗滌過程是一段重要工序,針對上一章中介紹的過程控制目標(biāo)、影響因素以及控制難點,在本章中設(shè)計控制策略,使過程得到較好的控制,以進(jìn)行穩(wěn)定、安全的生產(chǎn)。CCD逆流洗滌過程模型ェ業(yè)生產(chǎn)過程模型的建立有利于我們進(jìn)行控制策略的設(shè)計,所以我們有必要對CCD逆流洗滌過程的模型進(jìn)行研究。CCD逆流洗滌過程由七段同樣的濃密機串聯(lián)構(gòu)成,因此,對CCD逆流洗滌過程模型的研究可以簡化為對濃密機過程模型的研究。在工業(yè)過程中建立數(shù)學(xué)模型的方法有多種,如系統(tǒng)辨識、機理建模等。但由于濃密機生產(chǎn)過程的復(fù)雜性、不確定性、非線性等,很難建立精確的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。另ー方面^■■型有較大的普，性,但是由于?業(yè)過程的機理較為復(fù)雜,在建模過程中難免做?些近似和假設(shè),但畢竟不能完全反應(yīng)過程的實際情況,有時，:至可能帶來估計不到的影響因此,在?程應(yīng)用中,I。前采用試驗建模的方法’.在濃密過程中,影響礦漿液固沉淀分離的主要因素有:進(jìn)入濃密機渣漿的厶/S（液固比）、渣漿中顆粒細(xì)度、絮凝劑添加量、底流厶/s（液固比）等。此這里確定一個以底流泵的頻率、絮凝劑的添加量和進(jìn)礦量為輸入,以底流濃度、泥層界面和泥層靜壓三個參數(shù)為輸出量的矩陣模型。其中,進(jìn)礦量為不可控量,其余兩個為可控量。矩陣模型為式（3.1）的形式:〇G2為—g21G22G?3V(3.1)。3ノG32^33>宀ノ式中^^^^^^^^^^^^^^^^^“、ハ?分別為濃密機底流泵的頻率、絮凝劑添加量以及進(jìn)入濃密機的進(jìn)礦量三個輸入量。G"、52、63、G21、G22、G23、G31、G32、G33分別為各輸入量和各輸出量之間的傳遞函數(shù)。建立濃密過程模型的關(guān)鍵是確定G”、62、G3、G21、G及、G23,G31、G32、G33的具體表達(dá)式。由于濃密過程的復(fù)雜性,因此很難確定精確的反映機理的表達(dá)式。但在文獻(xiàn)［82］中,作者使用試驗的方法,在系統(tǒng)穩(wěn)定工作區(qū)附近給頻率ー個階躍變化,根據(jù)得出的濃度輸出曲線，進(jìn)行理論分析,確定頻率和底流濃度之間、頻率與泥層

界面高度之間、頻率與泥層靜壓カ之間均可用ー階慣性環(huán)節(jié)近似表示,經(jīng)過驗證,模型動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)誤差均能滿足要求,因此可用ー階慣性環(huán)節(jié)表示頻率與底流濃度、泥層界面高度、泥層靜壓之間傳遞函數(shù)。同理,通過相同的試驗方法,可以得出絮凝劑加入量、進(jìn)礦量與濃密機底流濃度、泥層界面高度、泥層靜壓之間也均可用一階慣性環(huán)節(jié)近似得出。文獻(xiàn)［83］中也得出了與此相同的結(jié)論。因此，輸出量與輸入量之間的關(guān)系可以用式(3.2)表示:K%金K%金］(yヽい科+1厶2s+17]3s+1K*K,,K23/2一エバ+1T22s+1+1V“丿儲1K32K33【卬丿15+1T32s+1n3S+1ノ(3.2)上式中,ア為系統(tǒng)時間常數(shù),不同輸入輸出之間的時間常數(shù)不同。下面分析式中的K,參數(shù)K的值等于輸出與輸入的變化量之比。在系統(tǒng)穩(wěn)定工作區(qū)附近給頻率ー個階躍變化,根據(jù)文獻(xiàn)［82］和文獻(xiàn)［83］中的結(jié)論以及根據(jù)工藝分析得出,濃密機的底流流量變大,底流濃度變小、泥層界面高度下降、泥層靜壓カ減少,因此得出K”、K”、く|均小于零。同理,在系統(tǒng)穩(wěn)定工作區(qū)附近給絮凝劑加入量一個階躍變化，濃密機底流濃度變大、泥層界面高度下降、泥層靜壓カ增大,因此得出Kに、ムユ大于零,K22小于零。假設(shè)礦漿濃度一定,在系統(tǒng)穩(wěn)定工作區(qū)附近給礦漿加入量一個階躍變化,濃密機底流濃度變大、泥層界面高度上升、泥層靜壓カ增大,因此得出K”、ム3、ム3均大于零。其中,進(jìn)礦量為可測但不可控量,可以把它認(rèn)為是對系統(tǒng)的干擾量,而濃密機底流泵的頻率、絮凝劑加入量為可測可控量,因此可以把濃密機底流泵的頻率和絮凝劑的加入量作為濃密過程的控制量,面濃密機底流濃度、泥層界面高度、泥層靜壓カ為被控量。輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系可以用圖3.1所示的傳遞函數(shù)框圖表示

圖3.!傳遞函數(shù)框圖Fig.3.1ThetransferfunctiondiagramCCD逆流洗滌過程控制策略在エ業(yè)生產(chǎn)過程中,ccd逆流洗滌過程是一段重要工序,對其控制的好壞關(guān)系著有用物質(zhì)的浪費量和資源的使用率,因此有必要對其控制策略進(jìn)行研究。一般來講,エ邏輯控制策略主要研究設(shè)備的啟?？刂?、設(shè)備之間的連鎖關(guān)系、啟停順序、設(shè)備自身的保護(hù)等內(nèi)容?；芈房刂撇呗灾饕芯吭O(shè)計合適的控制器通過控制現(xiàn)場執(zhí)行結(jié)構(gòu)使關(guān)鍵エ藝參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值附近。?由上一章中介紹的過程控制目標(biāo)、影響因素以及控制難點,結(jié)合圖3.1所示傳遞函數(shù)框圖可知,進(jìn)礦量對三個被控量均有影響,且進(jìn)礦量為不可控量,因此可以將其認(rèn)為是對系統(tǒng)的干擾量處理。這就涉及到底流泵頻率和絮凝劑加入量兩個控制量控制三個被控量的難題,且這兩個控制量之間如第二章中分析,具有耦合關(guān)系,這種特性.本文提出了濃密機過程智能協(xié)調(diào)和解耦相結(jié)合的控制方法采用協(xié)調(diào)?和普通冋路捽制層的兩レ:捽制結(jié)構(gòu):住普通回路，制層將過科分成兩個控制回路,底流濃度

調(diào)節(jié)冋路和泥層界面高度調(diào)節(jié)回路,且設(shè)計解耦環(huán)節(jié),消除兩個冋路之間的耦合作用,使兩個相互影響的控制回路轉(zhuǎn)化為兩個彼此獨立的回路;在協(xié)調(diào)層中,根據(jù)各工藝參數(shù)期望值和現(xiàn)場實際值,智能協(xié)調(diào)兩個普通控制回路的設(shè)定值,以達(dá)到控制泥層壓カ在安■■■?同時,由于對濃密機溢流槽液位的控制要求不高,允許在設(shè)定值上下不大的范圍內(nèi)波動，采用普通冋路就能得到滿意的控制效果,因此也設(shè)計了濃密機溢流槽液位的P!控制回路。CCD逆流洗滌過程的控制結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示:圖3.2CCD逆流洗滌過程控制結(jié)構(gòu)圖Fig.3.2ThecontrolstructuredrawingofcontinuouscountercurrentdecantationprocessCCD逆流洗滌過程回路控制方法CCD逆流洗滌過程包括:濃密機溢流槽液位回路控制,濃密機過程中底流濃度、泥層界面高度和泥層靜壓的控制。因為控制難度和復(fù)雜度的不同,下面對溢流槽液位和濃密機過程分別進(jìn)行回路控制方法的研究。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章CCD逆流洗滌過程控制方法研究(1)濃密機溢流槽液位的控制方法可認(rèn)為CCD逆流洗滌過程由七段相同的工序組成,每段エ序配備設(shè)備相同,均由一臺濃密機及其相關(guān)設(shè)備組成。每臺濃密機溢流槽接收濃密機的溢流清液,均通過溢流泵向外抽水。從設(shè)備角度出發(fā),起個溢流槽液位控制原來完全相同,因此,我們以其中一臺溢流槽為例進(jìn)行控制方法的研究。根據(jù)現(xiàn)場實際應(yīng)用經(jīng)驗，在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b檢測儀表用來檢測實際液位,選用PID控制器并適當(dāng)整定PID參數(shù)，通過控制溢流泵轉(zhuǎn)速就能得到較好的控制效果。所以我們選擇PID控制器控制濃密機溢流槽液位?？刂圃韴D如圖3.3所示:圖3.3濃密機溢流槽液位控制回路原理圖Fig.3.3Thecontrolloopschematicdiagramofthickeneroverflowtankliquidlevel原理圖中控制模式切換為控制器控制模式的切換,控制器有自動控制和手動控制兩種模式,控制器為自動模式時,意味著整個控制冋路由控制器控制,控制器根據(jù)設(shè)定值和實際值的偏差進(jìn)行計算,計算出的結(jié)果作為輸出調(diào)節(jié)變頻泵轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制液位的目的?？刂破鳛槭謩幽Ｊ綍r,變頻泵接收操作人員在控制面板上設(shè)定的變頻泵頻率?？刂圃韴D中的控制方式切換,則因為現(xiàn)場各種設(shè)備自帶的控制臺、柜的原有控制功能,獨立于計算機控制系統(tǒng)。當(dāng)在現(xiàn)場將設(shè)備切換到現(xiàn)場控制方式時，操作人員可以在現(xiàn)場低壓配電柜或現(xiàn)場操作箱上,通過操作按鈕或手柄開關(guān)直接對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操作。當(dāng)切換到計算機控制方式時,變頻泵接收控制器的計算結(jié)果或操作員通過操作面板設(shè)定的頻率。當(dāng)選擇設(shè)備為現(xiàn)場控制方式時,此時不接收計算機的任何指令,因此應(yīng)將控制器切換到手動模式。(2)濃密機過程的控制方法濃密機過程涉及進(jìn)料進(jìn)礦量、絮凝劑加入量以及濃密機底流泵頻率三個輸入量，其中絮凝劑加入量和濃密機底流泵頻率為控制量,同時涉及濃密機底流濃度、濃密機泥層界面高度、泥層靜壓力三個被控變量,是典型的多變量系統(tǒng),針對濃密機的這種特性,本文提出了在普通回路控制層將過程分成兩個控制回路,

東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章CCD逆流洗滌過程控制方法研究戻界而高度調(diào)節(jié)冋路,且設(shè)計解耦環(huán)節(jié),消除兩個冋路之間的耦合作用,使兩個相，.影在協(xié)調(diào)層中,根據(jù)各個エ藝參數(shù)期望值和現(xiàn)場實際值,智能協(xié)調(diào)兩個普通控制回路的設(shè)定值,以控制濃密機泥層靜壓力在安全的范圍內(nèi),防止“壓耙”現(xiàn)象發(fā)生。其控制原理圖如圖3.4所示:圖3.4濃密機過程控制回路原理圖Fig.3.4Thecontrolloopschematicdiagramofthickenerprocess?在濃密機控制回路控制模式中設(shè)計為協(xié)調(diào)、自動、手動三種控制模式,在自動和手動模式下,兩個普通PID回路接收操作員的設(shè)定值,屏蔽協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)的輸出,此時可認(rèn)為將濃密及過程控制設(shè)計為兩個單回路控制方式,每個單回路與溢流槽液位回路相同。僅在協(xié)調(diào)控制模式下，兩個單回路的設(shè)定值接收協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)的輸出作為設(shè)定值,通過協(xié)環(huán)節(jié)達(dá)到協(xié)調(diào)控制濃密過程的目的。在圖3.4中,在協(xié)調(diào)模式下,普通回路的設(shè)定值由協(xié)調(diào)控制器根據(jù)操作員設(shè)定值和現(xiàn)場實際エ礦計算后的結(jié)果給出。在自動和手動模式下,兩個普通回路的設(shè)定值為操作員在操作面板上給出。另外,同濃密機溢流槽液位控制ー樣,當(dāng)選擇任何一臺設(shè)備為現(xiàn)場控制方式時,應(yīng)將控制器切換到手動模式。下面詳細(xì)介紹ー下協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)和解耦環(huán)節(jié)的設(shè)計。由于濃密機被控變量之間存在耦合關(guān)系,其中任何ー個改變都會引起其余的變化,解決這類問題的較好的辦法是^^^^^^^^^^^^?常規(guī)的解耦環(huán)節(jié)設(shè)計方法主要包括:前饋補償解耦設(shè)計方法、對角矩陣解耦設(shè)計方法和單位矩陣解耦設(shè)計方法。三種設(shè)計方法在介紹過程控制的書中均有詳細(xì)介紹,這里不再進(jìn)行贅述。三種解耦設(shè)計方法中的前饋補償解耦是最早用于多變量控制系統(tǒng)解耦的方法,且結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn),與普通前饋控制器的設(shè)計方法完全ー樣。本文即采用前饋補償解耦設(shè)計方法來設(shè)計濃密機底流濃度回路和泥層界面高度冋路的解耦環(huán)節(jié)。其解耦系統(tǒng)框圖如圖3.5所小:圖3.5前饋補償解耦系統(tǒng)框圖Fig.3.5Thediagramofforwardfeedcompensationdecoupledsystem圖中N21"）、N|2（s）為前饋解耦環(huán)節(jié)。G（s）為控制器G“（s）的輸出,4"）為控制器g,2（s）的輸出,在本文中,q（s）為底流濃度回路p/?？刂破鞯妮敵?，u式s）為泥層界面高度冋路P/O控制器的輸出,u“（s）為經(jīng)過解耦環(huán)節(jié)后的輸出給現(xiàn)場底流泵的頻率值,U,2（s）為經(jīng)過解耦環(huán)節(jié)后的輸出給現(xiàn)場絮凝劑泵的頻率值。在圖3.5中要實現(xiàn)q（s）與%、び2（5）與メ之間的解耦,根據(jù)不變性原理可得:q（5）G21（5）+t/,（^21（5）G22（5）=0 （3.3）U式s）G式s）+リ式s）M式s）GG）=0 （3.4）由式3.3和式3.4可求得前饋解耦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，即：

(3.5)N曲）=-(3.5)N曲）=-凡(s)G：(s)(3.6)結(jié)合前面分析的各傳遞函數(shù)的形式,可進(jìn)ー步得出前饋解耦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型為:(3.7)N($)= G21G)=ム1(厶25+1)(3.7)G22") 《2(&S+1)いーいー務(wù)一田(3.8)通過圖3.5可知,雖然通過設(shè)計前饋補償解耦環(huán)節(jié),將濃密機過程分解為底流濃度回路和泥層界面高度回路兩個相互獨立的單變量控制系統(tǒng),但前文分析中指出,進(jìn)入濃密過程的進(jìn)礦量的多少對濃密機底流濃度、泥層界面高度和泥層靜壓カ均有影響，旦進(jìn)入濃密過程的進(jìn)礦量為不可捽量。通過設(shè)計前饋補償解耦環(huán)節(jié),消除了底流濃度和泥層界面高度兩個回路之間的關(guān)聯(lián),能夠?qū)崿F(xiàn)控制濃密機底流濃度和泥層界面的目的,但是濃密機泥層靜壓則沒有相應(yīng)控制。CCD逆流洗滌過程中的濃密機部分控制目標(biāo)是在泥層靜壓在安全范圍內(nèi),盡可能使底流濃度和泥層界面高度穩(wěn)定在設(shè)定值附近,若泥層靜壓過大則可能出現(xiàn)“壓耙”現(xiàn)象,濃密機不能正常工作,此時應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)操作,將泥層靜壓調(diào)回安全范圍內(nèi),如提高底流泵頻率、調(diào)高泥層界面高度等。在實際過程中,對泥層壓カ的調(diào)節(jié)首先考慮采用提高底流泵頻率的方法,當(dāng)不能達(dá)到控制目的時,在調(diào)節(jié)泥層界面高度,以達(dá)到調(diào)節(jié)泥層靜壓的目的。提高濃密機底流泵頻率有兩種方式:ー種是直接調(diào)節(jié)頻率的輸出值,另ー種方式是調(diào)低濃密機底流濃度的設(shè)定值,通過控制器根據(jù)設(shè)定值和實際值的差值計算調(diào)節(jié)底流泵的頻率。而調(diào)節(jié)泥層界面高度回路的設(shè)定值可以調(diào)節(jié)絮凝劑泵的頻率,控制絮凝劑的加入量，而絮凝劑的加入量對泥層靜壓也有影響,因此調(diào)節(jié)泥層界面設(shè)定值也能達(dá)到調(diào)節(jié)泥層靜壓的目的。本文根據(jù)上述思想，提出了濃密機泥層靜壓智能協(xié)調(diào)控制方法。將泥層靜壓向逐次田 P變大的方向設(shè)置三條界限,分別表示為《、￡、ん，泥層靜壓實際值標(biāo)記為,pu。泥層靜壓的變化趨勢標(biāo)記為NP,NP為ー1代表泥層靜壓處于下降趨勢,NP為〇代表泥層靜壓處于穩(wěn)定狀態(tài),NP為1代表泥層靜壓處于上升趨勢。根據(jù)Ppv處于的范圍和Ppv的變化趨勢利用條件語句表示的^^^^^^■IfPpv<AndNPホ、,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值A(chǔ)nd泥層界面設(shè)定值;IfPpv<P}AndNP=1,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值ー1And泥層界面設(shè)定值;IfP,<Ppv<P2AndNP=—1,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值A(chǔ)nd泥層界面設(shè)定值;IfPx<Ppv<P2AndNP=O,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值ー1And泥層界面設(shè)定值；IfPx<Ppv<PzAndNP=1,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值ー2And泥層界面設(shè)定值；IfP2<Ppv<P3AndNP=-1,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值ー1And泥層界面設(shè)定值；IfP2<Ppv<P.AndNP=O,Then協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)輸出底流密度設(shè)定值ー2And泥層界面設(shè)定值；IfP2<Ppv<P3AndNP=1,Then協(xié)