一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法技术

本申请提供一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法，包括以下具体步骤：对浮选信息进行实时采集，获取浮选过程中起泡剂和补收剂的加药量、尾矿和精矿品位信息，并对生产实际数据进行数据预处理，剔除异常点和无效数据；在获取输入输出样本数据后，进行串级解耦控制器的设计，对选煤厂浮选加药对象进行控制；根据控制方案进行PID系数和MPC控制器权重参数的优化。本申请解决了人工手动调控加药过程不稳定的问题，适应了选煤厂浮选对象的特性，满足了浮选工业的生产要求。满足了浮选工业的生产要求。满足了浮选工业的生产要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法


[0001]本申请涉及信息
，尤其涉及一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法。

技术介绍

[0002]浮选是根据矿物的疏水特性有选择性的分离出有用矿物的方法，该过程是一个复杂的生产过程，受多种因素影响。当前选煤厂基于手动的加药策略无法满足工厂的生产条件，因此需要一种方法满足浮选的经济指标，提高浮选生产效率和稳定性。
[0003]针对浮选过程的多变量特性，文献(Nasseri S,Khalesi M R,Ramezani A,et al.An Adaptive Decoupling Control Design for Flotation Column:AComparative Study Against Model Predictive Control[J].IETE Journal of Research,2020:1
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14.)提出一种自适应解耦控制策略对解耦器的结构加入PID整定中，来减少计算时间和复杂度并完成自适应调参。然而由于浮选生产过程中变量多，时滞大，工况复杂，对控制器整定要求较高。除了传统的基于PID方法外，文献(Brooks K,Westcott M,Bauer M.A Combined MPC for Milling and Flotation
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A Simulation Study[J].IFAC
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PapersOnLine,2019,52(14):24
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29.)使用基于模型预测控制(MPC)来对浮选的鲁棒和扰动进行补偿。然而，只使用MPC控制往往导致保守的控制性能，且较依赖于精确的系统动力学模型。因此采用单个回路控制的方法难以取得较好的浮选控制效果。
[0004]串级控制可以改善大时滞和大惯性过程的影响，而且结构简单，在工业领域有广泛应用。文献(楚云飞，徐文立，廖芊，万维汉.串级浮选槽液位的分散控制[J].矿冶,2004,(2):20
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23；王旭，赵博实.铜浮选流程智能控制系统设计与应用[J].有色冶金设计与研究,2019,第40卷(5):5
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9.)提出一种基于串级的控制策略，应用于多级浮选槽的液位控制，通过协同控制来降低各环节中干扰影响。
[0005]以上方法由于在多变量浮选过程中，控制回路之间的耦合作用表面单独控制不同的回路是不可行的以及控制器的复杂性，计算强度，低鲁棒性等特性，使得多变量控制器的在工业现场的实施具有挑战性。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法，解决了人工手动调控加药过程不稳定的问题，适应了选煤厂浮选对象的特性，满足了浮选工业的生产要求。
[0007]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]本申请实施例提供一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
[0009]对浮选信息进行实时采集，获取浮选过程中起泡剂和补收剂的加药量、尾矿和精矿品位信息，并对生产实际数据进行数据预处理，剔除异常点和无效数据；
[0010]在获取输入输出样本数据后，进行串级解耦控制器的设计，对选煤厂浮选加药对象进行控制；
[0011]进行PID系数和MPC控制器权重参数的优化。
[0012]所述进行串级解耦控制器的设计包括内回路使用PID解耦控制对浮选回路进行解耦，削弱变量间干扰；外回路使用MPC对内回路的广义对象进行优化，对生产指标的设定值进行柔化来平稳控制效果，最终通过MPC控制器的输出作为密集采样的PID解耦回路的输入，提前评估并预测了浮选过程输出的误差，进而有效提高浮选回路的扰动抑制性能和控制稳定性。
[0013]所述在根据控制方案进行PID系数和MPC控制器权重参数的优化具体为，采用粒子群算法对控制器参数进行寻优，选取性能指标的积分绝对误差作为优化的代价函数，为串级控制策略在浮选加药系统的应用提供保证。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]通过对浮选加药过程进行研究，设计了解耦控制器,融合了MPC控制策略的预测输出的特点和PID控制策略的灵活控制能力。该方法的优势体现在解决了人工手动调控加药过程不稳定的问题，适应了选煤厂浮选对象的特性，满足了浮选工业的生产要求。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是浮选过程工艺流程图；
[0018]图2是解耦结构设计框图；
[0019]图3是本专利技术的串级解耦结构设计框图；
[0020]图4是串级解耦控制和PID解耦控制响应对比曲线，其中(a)是尾矿品位输出响应，(b)是精矿品位输出响应；
[0021]图5是精煤品位的MPC输出轨迹。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]由于浮选过程的多变量特性以及控制回路之间的耦合作用表面单独控制不同的回路的不可行性。完全基于手动的加药策略将无法满足工厂的生产条件，无法满足浮选的经济指标、浮选生产效率和稳定性。因此需采用先进控制方法研究浮选智能加药控制系统。本专利技术充分挖掘浮选的加工工艺过程以及影响因素。附图1展示了浮选过程的工艺流程图。
[0024]本专利技术的具体步骤如下：
[0025]步骤1：数据预处理
[0026]通过传感器数据，获取实时浮选信息。数据包括获取浮选过程中起泡剂和补收剂的加药量、尾矿和精矿品位信息，并对生产实际数据进行数据预处理，通过滤波对异常点进行剔除，并自动检测无效数据；
[0027]步骤2：设计解耦控制器
[0028]针对多变量的浮选加药过程，需要将高维的多变量分解为多个单入单出(SISO)的过程。为提高多变量系统输出的解耦调节性能，采用逆向解耦的方法，首先考虑控制对象的解耦控制结构设计如图2所示。
[0029]其中，经济指标中精矿品位和尾矿品位的输出分别表示为y
sp1
和y
sp2
；两个变量的设定值表示为r
sp1
和r
sp2
；G
c1
和G
c2
分别代表两个PID控制器；u
sp1
和u
sp2
两个控制器输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：对浮选信息进行实时采集，获取浮选过程中起泡剂和补收剂的加药量、尾矿和精矿品位信息，并对生产实际数据进行数据预处理，剔除异常点和无效数据；在获取输入输出样本数据后，进行串级解耦控制器的设计，对选煤厂浮选加药对象进行控制；进行PID系数和MPC控制器权重参数的优化。2.根据权利要求1所述的一种基于串级解耦控制的选煤厂浮选加药控制方法，其特征在于，所述进行串级解耦控制器的设计包括内回路使用PID解耦控制对浮选回路进行解耦，削弱变量间干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑珊珊，宋朋，
申请(专利权)人：中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：