稀土萃取中模糊自調(diào)整PID的給料流量智能控制系統(tǒng)研究

李愛蓮+劉駿

摘 要：給流量作為稀土萃取的重要流程，對(duì)于稀土萃取的效果有著最為直接的影響。為了進(jìn)一步提升稀土萃取過程匯總給料流量控制的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，本文旨在從PID模糊自動(dòng)調(diào)節(jié)的角度出發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)的PID系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步增強(qiáng)稀土萃取給料流量智能控制系統(tǒng)的控制效果，促進(jìn)稀土生產(chǎn)活動(dòng)的有序開展，滿足實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)稀土生產(chǎn)的客觀要求。

關(guān)鍵詞：稀土萃取；PID；模糊自調(diào)整；給料流量智能控制

中圖分類號(hào)： TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）31-173-2

0 引言

我國作為最大的稀土生產(chǎn)國，不僅稀土資源的儲(chǔ)量十分巨大，并且稀土資源種類豐富，重、中、輕品類齊全，在世界稀土市場(chǎng)占有重要的地位?，F(xiàn)階段我國稀土在生產(chǎn)過程中仍舊存在產(chǎn)品質(zhì)量較低、成本較高等問題。為了有效改善這一情況，技術(shù)人員著手進(jìn)行稀土串級(jí)萃取理論的優(yōu)化，對(duì)給料流量進(jìn)行有效控制，改變過去稀土萃取過程中破碎化，實(shí)現(xiàn)了稀土萃取的可控性[1]。實(shí)現(xiàn)給料流量的科學(xué)高效控制，需要先關(guān)技術(shù)的支持，由于大部分的技術(shù)被一些國家或者企業(yè)所壟斷，難以在短時(shí)間內(nèi)獲取并投入到生產(chǎn)之中，因此我們將模糊自調(diào)整控制體系與給料流量控制工作之中。以模糊自調(diào)整體系為基礎(chǔ)，對(duì)PID給料流量工作進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，在很大程度上增強(qiáng)了給料流量控制的智能性與高效性，保證了我國稀土萃取的質(zhì)量與水平，促進(jìn)了稀土資源的有效開發(fā)與合理利用。

1 PID給料流量系統(tǒng)與數(shù)學(xué)模式構(gòu)建分析

對(duì)PID給料流量系統(tǒng)以及數(shù)學(xué)模式構(gòu)建的分析，能夠幫助我們理清稀土萃取過程中給料流量控制的重點(diǎn)要求與核心環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)模糊自調(diào)整PID給料流量系統(tǒng)的構(gòu)建。

為了保證稀土萃取工作的質(zhì)量與水平，通常情況下PID給料流量系統(tǒng)的控制精度應(yīng)控制在29-31L/min的范圍之內(nèi)。PID給料流量系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)相似，由控制器、執(zhí)行裝置、反饋設(shè)備等幾部分組成，在運(yùn)行的過程中，根據(jù)稀土萃取過程中對(duì)原料的使用需求，對(duì)控制器的運(yùn)算速度進(jìn)行調(diào)整，執(zhí)行裝置根據(jù)相關(guān)指令對(duì)傳送設(shè)備以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，反饋設(shè)備則不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集與分析，實(shí)現(xiàn)給料流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示[2]。

在稀土萃取的過程中，為了實(shí)現(xiàn)PID給料流量系統(tǒng)的科學(xué)高效構(gòu)建，提升其智能性與自動(dòng)化程度，我們不斷進(jìn)行對(duì)PID給料流量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。從構(gòu)成來看PID給料流量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型主要由信號(hào)輸入、步進(jìn)電機(jī)直線運(yùn)動(dòng)、流量輸出以及反饋等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成。在PID給料流量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的信號(hào)輸入環(huán)節(jié)，通常是以單片機(jī)作為核心，由其發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)之后，形成角位移數(shù)據(jù)，為了保證這一過程的順利進(jìn)行，會(huì)對(duì)這一過程進(jìn)行比例要求，公式如下：θ0=Δθ·N其中θ0為進(jìn)步電機(jī)的角位移數(shù)值大小，Δθ為電機(jī)步距角，N則表示單片機(jī)脈沖輸出的數(shù)量。步進(jìn)電機(jī)憑借自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⒔俏灰妻D(zhuǎn)化為直線移動(dòng)，PID給料流量系統(tǒng)中的流量閥在選取的過程中，為了保證調(diào)節(jié)的精度以及靈敏度，一般使用恒壓調(diào)速閥。

2 模糊自調(diào)整PID給料流量智能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

PID控制裝置最初在模擬控制系統(tǒng)出現(xiàn)，傳統(tǒng)的PID控制裝置是以電子元

器件、氣動(dòng)裝置等來實(shí)現(xiàn)自身的控制功能，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，PID控制裝置被轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，模擬控制系統(tǒng)下的電子元器件、氣動(dòng)裝置被相應(yīng)的軟件系統(tǒng)取代，成為數(shù)字PID控制器，并且形成較為完善的數(shù)學(xué)算法，呈現(xiàn)出良好的靈活性與控制性能[3]。為了實(shí)現(xiàn)模糊自調(diào)整PID給料流量智能控制系統(tǒng)控制器的科學(xué)高效設(shè)計(jì)，就需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)PID控制算法進(jìn)行確定，通常情況下PID控制算法包含了位置式以及增量式兩大類，在實(shí)際的使用過程中要根據(jù)控制系統(tǒng)自身的設(shè)計(jì)要求與使用場(chǎng)景，進(jìn)行全面的考量，以PID控制算法為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模糊自調(diào)整PID給料流量智能控制系統(tǒng)控制的有效設(shè)計(jì)。同時(shí)在控制設(shè)計(jì)的過程中，要在一定的技術(shù)框架下，將系統(tǒng)語言的變量轉(zhuǎn)化為模糊子集，實(shí)現(xiàn)精確量的模糊化，實(shí)現(xiàn)PID控制器的模糊化處理。在對(duì)PID控制算法進(jìn)行選擇的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法的模糊推理，通過模糊條件語句進(jìn)行模糊自調(diào)節(jié)PID控制系統(tǒng)控制指令的構(gòu)建。通過這種上述幾種方式，提升模糊自調(diào)節(jié)PID給料流量智能控制系統(tǒng)控制器的有效設(shè)計(jì)，使其滿足稀土萃取工作相關(guān)流程的使用要求，推動(dòng)我國稀土產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

3 模糊自調(diào)整PID給料流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析

模糊自調(diào)節(jié)PID給料流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為PID控制系統(tǒng)的核心構(gòu)成之一，在流量控制的過程中扮演著關(guān)鍵性的作用，為了切實(shí)有效的推薦PID給料流量智能控制系統(tǒng)的有效構(gòu)建。我們將以MATLAB工具箱入手，促進(jìn)SIMULINK以及模糊邏輯工具箱的應(yīng)用。SIMULINK作為一個(gè)軟件應(yīng)用系統(tǒng)，以動(dòng)態(tài)系統(tǒng)為框架，對(duì)相關(guān)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行建模、仿真與分析，由于其支持連續(xù)離散以及非線性系統(tǒng)，因此使得其具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力與實(shí)用性能，SIMULINK在運(yùn)行的過程中，為了方便用戶登錄實(shí)用，提供圖形結(jié)構(gòu)，由于SIMULINK使用遞進(jìn)結(jié)構(gòu)，用戶可以按照自身的使用習(xí)慣，依次進(jìn)行操作，幫助用戶對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息以及控制工作進(jìn)行一定的梳理與明晰[4]。從而使得自身更為直觀，實(shí)用更為便捷，用戶除了使用SIMULINK自帶的功能模塊之外，還可以根據(jù)自身的實(shí)際使用需求，自行設(shè)置功能模塊。模糊邏輯工具箱以MATLAB為前提條件，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)環(huán)境下，函數(shù)的集成處理，相關(guān)用戶在使用的過的過程中，可以利用模糊邏輯工具箱所提供的相關(guān)功能，進(jìn)行模糊推理系統(tǒng)的構(gòu)建，也可以同時(shí)使用Simulink工具箱，實(shí)現(xiàn)模糊系統(tǒng)的仿真處理。與SIMULINK相似，模糊邏輯工具箱以圖形用戶界面作為主要的交互方式，用戶可以通過更為便捷的方式來進(jìn)行工具的使用。

4 模糊自調(diào)整PID給料流量智能控制系統(tǒng)硬件

模糊自調(diào)節(jié)PID給料流量智能控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是由多個(gè)方面組成的，以電路系統(tǒng)為了，為了保證其穩(wěn)定高效運(yùn)行，電路系統(tǒng)通常包含了掉電保護(hù)模塊、按鍵模塊以及LED現(xiàn)實(shí)模塊等幾部分組成。借助于這幾大模塊，模糊自調(diào)節(jié)PID給流量智能控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，才能夠獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)，因此在進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的過程中，要立足于模糊自調(diào)節(jié)PID給流量智能控制系統(tǒng)硬件使用的實(shí)際需要，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，不斷進(jìn)行硬件系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)整，從硬件構(gòu)成入手，不斷提升模糊自調(diào)節(jié)PID給料流量智能控制系統(tǒng)的質(zhì)量，增強(qiáng)給料流量控制系統(tǒng)的控制效果[5]。

5 模糊自調(diào)整PID給料流量DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)建

模糊自調(diào)節(jié)PID給料流量智能控制系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)是分布式控制系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，以計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)，形成一定的控制體系，實(shí)現(xiàn)了分散控制、集中操作、分級(jí)管理的控制模式。為了保證DCS控制系統(tǒng)在模糊自動(dòng)調(diào)節(jié)PID給料流量的自動(dòng)控制，需要我們對(duì)雙總線、環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)置，并根據(jù)實(shí)際要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，并通過引進(jìn)專用計(jì)算機(jī)，滿足模糊自調(diào)節(jié)PID給料調(diào)節(jié)的智能化控制。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 關(guān)貴清，肖順根，林建平.稀土萃取工程中給料流量智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].2013，12（3）：292-298.

[2] 逢啟壽，羅璇.稀土萃取模糊PID恒壓給料流量控制[J].濕法冶金，2013，32（1）：114-116.

[3] 逢啟壽，徐永謙.稀土萃取混合室進(jìn)料口壓力仿真[J].稀土，2014（2）：68-71.

[4] 羅璇，李建，楊文龍，吳富姬，歐陽健強(qiáng).稀土萃取平直雙葉槳混合效果模擬分析[J].稀土，2015（5）：146-150.

[5] 孫寶華，楊輝，孟莎莎.廣義預(yù)測(cè)控制算法在稀土萃取過程中的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2014，32（Z1）：75-78.