專利名稱：跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)屬于機(jī)械電子及其控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種跳汰機(jī)物料分離的模糊控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
跳汰機(jī)通過(guò)排料來(lái)實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品(矸石、中煤、精煤)的分離，在物料分層狀態(tài)一定的情況下，排料控制的優(yōu)劣是影響精煤灰分與產(chǎn)率的主要矛盾。一方面，排料過(guò)程中的床層穩(wěn)定是一個(gè)很重要的控制指標(biāo)，若因排料造成床層不穩(wěn)，會(huì)破壞分層，造成精煤污染，嚴(yán)重影響分離精度；另一方面，床層厚度期望值的設(shè)定也會(huì)對(duì)產(chǎn)品分離精度產(chǎn)生直接影響。例如中煤段，若期望值設(shè)定過(guò)高，中煤不能及時(shí)排出，則會(huì)通過(guò)溢流混入精煤，造成精煤污染；若期望值設(shè)定過(guò)低，又會(huì)使精煤隨中煤一起從中煤排料口排走，造成精煤流失。我國(guó)現(xiàn)有跳汰機(jī)的排料控制系統(tǒng)都是由人工設(shè)定床層厚度，以此為期望值進(jìn)行常規(guī)邏輯控制或PID控制。而跳汰機(jī)的排料過(guò)程是一個(gè)非線性時(shí)變過(guò)程，存在許多不確定因素，如床層厚度隨原煤煤質(zhì)、原煤粒度、進(jìn)排料量等的動(dòng)態(tài)變化而變化，排料閘板的升降與床層厚度的變化之間又存在嚴(yán)重的非線性，所以上述控制往往得不到預(yù)期的效果，具體表現(xiàn)如排料閘板或動(dòng)作遲緩或大起大落，床層超厚、排空波動(dòng)很大(嚴(yán)重時(shí)發(fā)生壓斗事故)，使矸石中帶煤、中煤中帶精煤的現(xiàn)象嚴(yán)重，而且由于床層厚度設(shè)定不當(dāng)造成精煤流失。這些都給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)的目的在于，提供一種能夠最大限度地減少排出的矸石中和煤中的錯(cuò)配物，最大限度地減少精煤流失，提高精煤產(chǎn)率，以床層厚度與床層密度為反饋量的跳汰機(jī)排料控制系統(tǒng)。
本發(fā)明跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)的特征在于該系統(tǒng)由主控制器I、矸石段浮標(biāo)傳感器II、矸石段閘板開度傳感器III、矸石段被控油缸IV、矸石段排料閘板V、中煤段浮標(biāo)傳感器VI、中煤段閘板開度傳感器VII、中煤段被控油缸VIII、中煤段排料閘板IX、γ射線密度探測(cè)裝置X、集中顯示單元XI組成，主控制器I為進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理、床層厚度期望值修正、模糊控制計(jì)算和控制輸出的可編程序控制器PLC；獲取矸石段和中煤段的床層密度值的γ射線密度探測(cè)裝置X；矸石段浮標(biāo)傳感器II為獲取矸石段床層厚度的傳感器；矸石段閘板開度傳感器III為獲取矸石段排料口開度的閘板開度傳感器；中煤段浮標(biāo)傳感器VI為獲取中煤段床層厚度的傳感器；閘板開度傳感器VII為獲取中煤段排料口開度的中煤段閘板開度傳感器；集中顯示單元XI為實(shí)時(shí)顯示上述床層厚度與閘板開度值的顯示單元。
本發(fā)明跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)的特征在于，該系統(tǒng)以床層密度值作為反饋量對(duì)床層厚度期望值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并采用模糊控制方法代替常規(guī)邏輯控制或PID控制。床層厚度給定值的修正基于床層密度測(cè)量信息，通過(guò)γ射線密度探測(cè)裝置VIII獲取的底層密度值對(duì)給定值進(jìn)行修正，當(dāng)?shù)讓用芏戎灯髸r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)負(fù)值修正量δ；當(dāng)?shù)讓用芏戎灯r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)正值修正量δ。上述模糊控制系統(tǒng)中，對(duì)床層厚度信號(hào)與床層厚度期望值間的偏差、偏差變化率與輸出均劃分9個(gè)模糊狀態(tài)，即正很大(PVB)、正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(Z)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NB)、負(fù)很大(NVB)，隸屬度函數(shù)取三角形函數(shù)形式。在此模糊劃分下制定模糊規(guī)則對(duì)排料閘板驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)施控制。
本發(fā)明跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)是按下述方式工作的系統(tǒng)由γ射線床層密度探測(cè)裝置X測(cè)量出床層密度結(jié)果，此測(cè)量結(jié)果送至可編程控制器I，由可編程控制器I計(jì)算出床層厚度期望值修正量δ，用δ對(duì)人工輸入的床層厚度設(shè)定值Hs進(jìn)行自動(dòng)修正。系統(tǒng)由浮標(biāo)位移傳感器II、VI獲取床層厚度信號(hào)Hi送至可編程控制器I，與修正過(guò)的床層厚度期望值Hq進(jìn)行比較后形成差值e送到模糊控制器XIII。模糊控制器XIII將根據(jù)此差值計(jì)算出差值變化率ec，并對(duì)差值e與差值變化率ec進(jìn)行模糊化，然后根據(jù)模糊算法XII進(jìn)行模糊邏輯推理，用模糊輸入值去適配模糊控制規(guī)則，通過(guò)相應(yīng)模糊控制規(guī)則適配的程度，得到對(duì)應(yīng)的模糊輸出U。然后通過(guò)解模糊得到精確輸出量u，由可編程控制器I輸出到被控油缸IV和VII，被控油缸IV與排料閘板V相連，被控油缸VIII與排料閘板IX相連，排料閘板V和IX的開口量分別由閘板開度傳感器IV和VII檢測(cè)并送至可編程控制器I。排料閘板打開后開始排料，使床層厚度向期望值Hq的方向發(fā)生變化，浮標(biāo)位移傳感器II和VI獲取的實(shí)時(shí)床層厚度信號(hào)Hi反饋給控制器形成閉環(huán)控制。
上述的排料過(guò)程模糊控制系統(tǒng)原理框圖如附圖2所示。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、用模糊控制方法代替常規(guī)邏輯控制或PID控制，能夠穩(wěn)定床層，避免大排大放，使矸石帶煤率大大降低，對(duì)提高煤的回收率起到重要作用；
2、能隨入洗原煤性質(zhì)的變化自動(dòng)修正床層厚度期望值，對(duì)穩(wěn)定精煤灰分、減少精煤流失，提高選煤產(chǎn)品的質(zhì)量起到重要作用。


附圖1為跳汰機(jī)排料過(guò)程模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖I-可編程序控制器 II-矸石段浮標(biāo)傳感器 III-矸石段閘板開度傳感器 IV-矸石段被控油缸 V-矸石段排料閘板 VI-中煤段浮標(biāo)傳感器 VII-中煤段閘板開度傳感器 VIII-中煤段被控油缸 IX-中煤段排料閘板 X-床層密度探測(cè)裝置 XI-集中顯示單元附圖2為跳汰機(jī)排料過(guò)程模糊控制系統(tǒng)原理框圖XII-模糊算法 XIII-模糊控制器 XIV-排料過(guò)程Hs-床層厚度設(shè)定值 Hs-修正后的床層厚度期望值 Hi-床層厚度實(shí)測(cè)值δ-床層厚度期望值修正量 e-床層厚度與期望值間的偏差 E-偏差模糊量ec-偏差變化率 Ec-偏差變化率模糊量 U-控制輸出模糊量 u-控制輸出s-微分算子 ke-偏差量化因子 kec-偏差變化率量化因子 ku-輸出比例因子
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1系統(tǒng)由γ射線床層密度探測(cè)裝置X測(cè)量出床層密度結(jié)果，此測(cè)量結(jié)果送至可編程控制器I，由可編程控制器I計(jì)算出床層厚度期望值修正量δ，即當(dāng)?shù)讓用芏戎灯髸r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)負(fù)值修正量δ，當(dāng)?shù)讓用芏戎灯r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)正值修正量δ，修正量δ與底層密度值之間取線性關(guān)系。用δ對(duì)人工輸入的床層厚度設(shè)定值Hs進(jìn)行自動(dòng)修正。系統(tǒng)由浮標(biāo)位移傳感器II、VI獲取床層厚度信號(hào)Hi送至可編程控制器I，與修正過(guò)的床層厚度期望值Hq進(jìn)行比較后形成差值e送到模糊控制器XIII。模糊控制器XIII將根據(jù)此差值計(jì)算出差值變化率ec，并對(duì)差值e與差值變化率ec進(jìn)行模糊化，對(duì)床層厚度信號(hào)與床層厚度期望值間的偏差、偏差變化率與輸出均劃分9個(gè)模糊狀態(tài)，即正很大(PVB)、正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(Z)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NB)、負(fù)很大(NVB)，隸屬度函數(shù)取三角形函數(shù)形式。在此模糊劃分下制定模糊規(guī)則，然后根據(jù)模糊算法XII進(jìn)行模糊邏輯推理，用模糊輸入值去適配模糊控制規(guī)則，通過(guò)相應(yīng)模糊控制規(guī)則適配的程度，得到對(duì)應(yīng)的模糊輸出U。然后通過(guò)解模糊得到精確輸出量u，由可編程控制器I輸出到被控油缸IV和VII，被控油缸IV與排料閘板V相連，被控油缸VIII與排料閘板IX相連，排料閘板V和IX的開口量分別由閘板開度傳感器IV和VII檢測(cè)并送至可編程控制器I。排料閘板打開后開始排料，使床層厚度向期望值Hq的方向發(fā)生變化，浮標(biāo)位移傳感器II和VI獲取的實(shí)時(shí)床層厚度信號(hào)Hi反饋給控制器形成閉環(huán)控制。
實(shí)施方式2對(duì)床層厚度信號(hào)與床層厚度期望值間的偏差與模糊輸出均劃分9個(gè)模糊狀態(tài)，即正很大(PVB)、正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(Z)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NB)、負(fù)很大(NVB)，對(duì)偏差變化率劃分8個(gè)模糊狀態(tài)，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、正零(PZ)、負(fù)零(NZ)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NB)，正零(PZ)、負(fù)零(NZ)的隸屬度函數(shù)取不對(duì)稱梯形形式，其它同實(shí)施方式1。
實(shí)施方式3計(jì)算床層厚度期望值修正量δ時(shí)，修正量δ與底層密度值之間取二次函數(shù)關(guān)系，其它同實(shí)施方式1。
權(quán)利要求
1.一種跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)的特征在于該系統(tǒng)由主控制器I、矸石段浮標(biāo)傳感器II、矸石段閘板開度傳感器III、矸石段被控油缸IV、矸石段排料閘板V、中煤段浮標(biāo)傳感器VI、中煤段閘板開度傳感器VII、中煤段被控油缸VIII、中煤段排料閘板IX、γ射線密度探測(cè)裝置X、集中顯示單元XI組成，主控制器I為進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理、床層厚度期望值修正、模糊控制計(jì)算和控制輸出的可編程序控制器PLC，獲取矸石段和中煤段的床層密度值的γ射線密度探測(cè)裝置X，矸石段浮標(biāo)傳感器II為獲取矸石段床層厚度的傳感器，矸石段閘板開度傳感器III為獲取矸石段排料口開度的閘板開度傳感器，中煤段浮標(biāo)傳感器VI為獲取中煤段床層厚度的傳感器，閘板開度傳感器VII為獲取中煤段排料口開度的中煤段閘板開度傳感器，集中顯示單元XI為實(shí)時(shí)顯示上述床層厚度與閘板開度值的顯示單元；該系統(tǒng)以床層密度值作為反饋量對(duì)床層厚度期望值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并采用模糊控制方法代替常規(guī)邏輯控制或PID控制，床層厚度給定值的修正基于床層密度測(cè)量信息，通過(guò)γ射線密度探測(cè)裝置VIII獲取的底層密度值對(duì)給定值進(jìn)行修正，當(dāng)?shù)讓用芏戎灯髸r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)負(fù)值修正量δ；當(dāng)?shù)讓用芏戎灯r(shí)，給床層厚度給定值一個(gè)正值修正量δ，上述模糊控制系統(tǒng)中，對(duì)床層厚度信號(hào)與床層厚度期望值間的偏差、偏差變化率與輸出均劃分9個(gè)模糊狀態(tài)，即正很大(PVB)、正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(Z)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NB)、負(fù)很大(NVB)，隸屬度函數(shù)取三角形函數(shù)形式。在此模糊劃分下制定模糊規(guī)則對(duì)排料閘板驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)施控制。
2.上述一種跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)工作方式，其特征在于是系統(tǒng)由γ射線床層密度探測(cè)裝置X測(cè)量出床層密度結(jié)果，此測(cè)量結(jié)果送至可編程控制器I，由可編程控制器I計(jì)算出床層厚度期望值修正量δ，用δ對(duì)人工輸入的床層厚度設(shè)定值Hs進(jìn)行自動(dòng)修正，系統(tǒng)由浮標(biāo)位移傳感器II、VI獲取床層厚度信號(hào)Hi送至可編程控制器I，與修正過(guò)的床層厚度期望值Hq進(jìn)行比較后形成差值e送到模糊控制器XIII，模糊控制器XIII將根據(jù)此差值計(jì)算出差值變化率ec，并對(duì)差值e與差值變化率ec進(jìn)行模糊化，然后根據(jù)模糊算法XII進(jìn)行模糊邏輯推理，用模糊輸入值去適配模糊控制規(guī)則，通過(guò)相應(yīng)模糊控制規(guī)則適配的程度，得到對(duì)應(yīng)的模糊輸出U。然后通過(guò)解模糊得到精確輸出量u，由可編程控制器I輸出到被控油缸IV和VII，被控油缸IV與排料閘板V相連，被控油缸VIII與排料閘板IX相連，排料閘板V和IX的開口量分別由閘板開度傳感器IV和VII檢測(cè)并送至可編程控制器I，排料閘板打開后開始排料，使床層厚度向期望值Hq的方向發(fā)生變化，浮標(biāo)位移傳感器II和VI獲取的實(shí)時(shí)床層厚度信號(hào)Hi反饋給控制器形成閉環(huán)控制。
全文摘要
一種跳汰機(jī)智能排料控制系統(tǒng)屬于機(jī)械電子及其控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種跳汰機(jī)物料分離的模糊控制技術(shù)。提供一種能夠最大限度地減少排出的矸石中和煤中的錯(cuò)配物，最大限度地減少精煤流失，提高精煤產(chǎn)率，以床層厚度與床層密度為反饋量的跳汰機(jī)排料控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以床層密度值作為反饋量對(duì)床層厚度期望值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并采用模糊控制方法代替常規(guī)邏輯控制或PID控制。床層厚度給定值的修正基于床層密度測(cè)量信息，通過(guò)γ射線密度探測(cè)裝置Ⅷ獲取的底層密度值對(duì)給定值進(jìn)行修正。用模糊控制方法代替常規(guī)邏輯控制或PID控制，能夠穩(wěn)定床層，避免大排大放，使矸石帶煤率大大降低，對(duì)提高煤的回收率起到重要作用；能隨入洗原煤性質(zhì)的變化自動(dòng)修正床層厚度期望值，對(duì)穩(wěn)定精煤灰分、減少精煤流失，提高選煤產(chǎn)品的質(zhì)量起到重要作用。
文檔編號(hào)G05B13/00GK1763677SQ20051010932
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者熊詩(shī)波, 魏晉宏, 楊潔明, 李文英, 程珩 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)