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摘 要： 本文主要根据安徽马钢南山矿业公司和尚桥选厂全流程智能优化控制系统的成功运用，总结出了球磨机-螺旋分级机闭路智能优化控制的原理，验证了控制系统的软、硬件结构的主体方案，提高了磨矿分级效率。
关键词： 智能优化；磨矿分级；模糊控制
【中图分类号】 TP18 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）06-0161-01
安徽马钢南山矿业公司和尚桥选矿厂全流程智能优化控制系统作为选矿生产流程中的一项新技术，提高了磨矿分级效率，实现了节能降耗，提高了设备作业率。
一、智能优化控制系统简介
该控制系统的主要配置包括PLC S7-414、磨机音频谱分析仪、工业控制机、服务器、电动调节阀、电磁流量计、变频调整器、在线浓度计等。采用磨机音频谱分析仪对球磨机的声强进行检测，并将音强转换成电流信号，系统根据电流信号的变化对球磨机给矿量进行相应调整。除磨机音频谱分析仪外，还增设了磨机功率检测装置来检测磨机运行状态。
二、智能优化控制系统的相关组成及硬件设计
1、球磨机-旋流器闭路环节自动控制。
由于我国选矿行业在综合配矿方面大都没有较好的措施，所以造成入磨矿石性质变化频繁，这样就给磨矿分级环节的自动控制带来很大难度，况且影响这一环节的因素特别多（磨机衬板状况、钢球充填率、分级设备分级效率等），所以这一环节成了一种时变的非线性的强耦合的复杂系统。
为了充分挖掘磨矿分级作业的内在潜力，寻求高效的有效途径，对磨矿分级实现自动控制具有十分重要的意义。和尚桥选矿厂运用球磨机-旋流器闭路环节自动控制系统较好地克服了入磨矿石性质变化频繁的问题。
2、球磨机-螺旋分级机环节模糊前馈解耦控制。
在一段球磨机-螺旋分级机组成的工艺环节中，其中球磨机起着矿石破碎的作用，螺旋分级机起着分级出合格粒度的矿石颗粒的作用。球磨机和螺旋分级机在控制上存在着复杂的耦合关系，因此需要设计解耦控制系统，将球磨机-螺旋分级机闭路环节的控制系统分解成为球磨机控制系统和螺旋分级机控制系统。
前馈补偿具有结构简单，实现容易，效果显著且应用广泛的优点。对数学模型无法精确确定的控制对象，模糊控制能够从现场经验中提取规则，对被控对象实现准确控制。自校正系统可以对被控对象不断地进行采样、對控制效果进行估计、对控制规则和参数进行校正，使整个系统性能趋向完善。
3、一段磨机的给矿自校正模糊控制器设计。
由于球磨机磨矿过程的复杂性和参数的时变性及大滞后特性，无法定量地判断磨机的工作状态和矿石的性质，只能定性地或趋势性地判断，这种判断是无法实现磨机的精确控制的。要发挥球磨机的磨矿效率，就必须对球磨机的球荷球比、磨机充填率、磨机磨矿浓度、矿石特性等因素进行充分考虑，才能实现对磨机的精确控制。
实际生产过程中，反映球磨机磨矿状况的参数很多。其中主要包括：磨机频谱、磨机功率、分级机电流等。在控制过程中，这些参数作为球磨机模糊控制器的输入，而模糊控制器的最后输出是球磨机给矿量和给水量。这些输出值经处理后作为PID控制器的输入，PID控制器的输出，指导系统中的执行机构进行调节。
模糊控制规则是人们对被控环节认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而，由于球磨机的工作机理复杂、非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素，造成模糊规则的粗糙或不完善，就会不同程度的影响控制效果。我设计了自校正模糊控制器，使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动的调整、修改和完善，从而使系统的控制性能不断改善，达到最佳的控制效果。
自校正模糊控制（STFC）是自适应控制的一种改进方式，它没有参考模型，可以看作由两个控制回路所构成：内环构成负反馈控制回路，外环构成模糊控制参数和控制规则调整回路。一般的自校正模糊控制器包括一个模糊控制器、数据存储单元、评价（性能）、规则修正和参数校正四个环节。其中，数据存储单元用于存储控制系统性能的各种参数等。性能评价环节根据系统提供的信息对控制效果进行评价，其结果送入规则修正环节和参数校正环节，分别作为修改控制规则和校正参数的依据。
模糊控制器经过模糊运算和模糊推理，并根据推理结果，给出一种适合此时球磨机状况的给矿控制方案。同时自校正模糊控制器通过采样、估计、校正等处理，使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动的调整、修改和完善，从而使系统的控制性能不断改善，达到最佳的控制效果。
4、控制系统硬件。
该控制系统采用西门子公司生产的S7-414可编程序控制器，其硬件框图如下图。
三、结 论
全流程智能优化控制系统在和尚桥选厂的实际应用中，达到了避免球磨机发生“涨肚”现象，溢流浓度百分之八十的时间控制在50%上下不超过3个点的误差，溢流粒度保证-200目在60%左右，较好地解决了生产过程中质与量的矛盾，提高了球磨机的台时能力。
该项新技术降低了岗位工人的劳动强度，提高了产品质量、，提升了选厂产能，有效实现降本增效，获得显著的经济与社会效益。
关键词： 智能优化；磨矿分级；模糊控制
【中图分类号】 TP18 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）06-0161-01
安徽马钢南山矿业公司和尚桥选矿厂全流程智能优化控制系统作为选矿生产流程中的一项新技术，提高了磨矿分级效率，实现了节能降耗，提高了设备作业率。
一、智能优化控制系统简介
该控制系统的主要配置包括PLC S7-414、磨机音频谱分析仪、工业控制机、服务器、电动调节阀、电磁流量计、变频调整器、在线浓度计等。采用磨机音频谱分析仪对球磨机的声强进行检测，并将音强转换成电流信号，系统根据电流信号的变化对球磨机给矿量进行相应调整。除磨机音频谱分析仪外，还增设了磨机功率检测装置来检测磨机运行状态。
二、智能优化控制系统的相关组成及硬件设计
1、球磨机-旋流器闭路环节自动控制。
由于我国选矿行业在综合配矿方面大都没有较好的措施，所以造成入磨矿石性质变化频繁，这样就给磨矿分级环节的自动控制带来很大难度，况且影响这一环节的因素特别多（磨机衬板状况、钢球充填率、分级设备分级效率等），所以这一环节成了一种时变的非线性的强耦合的复杂系统。
为了充分挖掘磨矿分级作业的内在潜力，寻求高效的有效途径，对磨矿分级实现自动控制具有十分重要的意义。和尚桥选矿厂运用球磨机-旋流器闭路环节自动控制系统较好地克服了入磨矿石性质变化频繁的问题。
2、球磨机-螺旋分级机环节模糊前馈解耦控制。
在一段球磨机-螺旋分级机组成的工艺环节中，其中球磨机起着矿石破碎的作用，螺旋分级机起着分级出合格粒度的矿石颗粒的作用。球磨机和螺旋分级机在控制上存在着复杂的耦合关系，因此需要设计解耦控制系统，将球磨机-螺旋分级机闭路环节的控制系统分解成为球磨机控制系统和螺旋分级机控制系统。
前馈补偿具有结构简单，实现容易，效果显著且应用广泛的优点。对数学模型无法精确确定的控制对象，模糊控制能够从现场经验中提取规则，对被控对象实现准确控制。自校正系统可以对被控对象不断地进行采样、對控制效果进行估计、对控制规则和参数进行校正，使整个系统性能趋向完善。
3、一段磨机的给矿自校正模糊控制器设计。
由于球磨机磨矿过程的复杂性和参数的时变性及大滞后特性，无法定量地判断磨机的工作状态和矿石的性质，只能定性地或趋势性地判断，这种判断是无法实现磨机的精确控制的。要发挥球磨机的磨矿效率，就必须对球磨机的球荷球比、磨机充填率、磨机磨矿浓度、矿石特性等因素进行充分考虑，才能实现对磨机的精确控制。
实际生产过程中，反映球磨机磨矿状况的参数很多。其中主要包括：磨机频谱、磨机功率、分级机电流等。在控制过程中，这些参数作为球磨机模糊控制器的输入，而模糊控制器的最后输出是球磨机给矿量和给水量。这些输出值经处理后作为PID控制器的输入，PID控制器的输出，指导系统中的执行机构进行调节。
模糊控制规则是人们对被控环节认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而，由于球磨机的工作机理复杂、非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素，造成模糊规则的粗糙或不完善，就会不同程度的影响控制效果。我设计了自校正模糊控制器，使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动的调整、修改和完善，从而使系统的控制性能不断改善，达到最佳的控制效果。
自校正模糊控制（STFC）是自适应控制的一种改进方式，它没有参考模型，可以看作由两个控制回路所构成：内环构成负反馈控制回路，外环构成模糊控制参数和控制规则调整回路。一般的自校正模糊控制器包括一个模糊控制器、数据存储单元、评价（性能）、规则修正和参数校正四个环节。其中，数据存储单元用于存储控制系统性能的各种参数等。性能评价环节根据系统提供的信息对控制效果进行评价，其结果送入规则修正环节和参数校正环节，分别作为修改控制规则和校正参数的依据。
模糊控制器经过模糊运算和模糊推理，并根据推理结果，给出一种适合此时球磨机状况的给矿控制方案。同时自校正模糊控制器通过采样、估计、校正等处理，使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动的调整、修改和完善，从而使系统的控制性能不断改善，达到最佳的控制效果。
4、控制系统硬件。
该控制系统采用西门子公司生产的S7-414可编程序控制器，其硬件框图如下图。
三、结 论
全流程智能优化控制系统在和尚桥选厂的实际应用中，达到了避免球磨机发生“涨肚”现象，溢流浓度百分之八十的时间控制在50%上下不超过3个点的误差，溢流粒度保证-200目在60%左右，较好地解决了生产过程中质与量的矛盾，提高了球磨机的台时能力。
该项新技术降低了岗位工人的劳动强度，提高了产品质量、，提升了选厂产能，有效实现降本增效，获得显著的经济与社会效益。