（北方重工集团有限公司矿业装备分公司 辽宁沈阳 110027）
摘要：提出了一种模糊控制对球磨机进行自动控制的技术方案，将模糊PID 控制理论引入到球磨机控制系统中，能够很好地克服球磨机非线性、时变等因素的干扰影响，能有效地避免球磨机发生胀磨或是空磨现象。系统运行可靠，抗干扰能力强，能较好地实现球磨机恒功率自动控制，提高了设备的生产率和自动化水平，具有较好的推广应用价值。
关键词：模糊PID控制；球磨机；自动控制系统；设计
1前言
球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，具有结构简单、单体容量大、破碎比高、产量大、连续运行稳定等优点，成为目前磨矿的一种主要设备。在研磨过程中，需要对球磨机中的给矿、给水、给球进行严格控制，这些参数对产品质量有很大影响。由于系统存在较大的惯性和滞后性，而且受外部供料条件的限制，当进入球磨机的性质发生变化时，造成球磨机的负荷波动很大，表现为运行电流大幅度摆动，且仅凭经验来判别球磨机运行是处于胀磨或是空磨状态，容易造成球磨机的损害，影响电动机及传动机械的正常运行，产品质量也得不到保证，因此对它的控制十分必要，实现其自动控制具有广阔的应用前景。
2系统设计
2.1功能要求
控制系统的主要控制目标是完成球磨机工作负荷稳定，也就是将控制驱动电机的功率稳定。影响驱动电机功率稳定的主要因素是球磨机的给料量和出料量。出料量一般为设定值，浮动范围不大，系统主要是利用控制球磨机的给矿量来控制电机在恒功率状态。针对球磨机复杂的工况，常规的PID控制效果不佳，系统选用模糊PID 控制。控制系统还将采集球磨机研磨时的声响、主轴的振动、主轴电机功率、润滑油温度及压力等参数及各开关与电机运行状态，在现场及上位机监控界面上显示，并运用声响、振动、功率3 个主要参数反映球磨机的负荷，更好地实现整个球磨机的优化控制。
2.2模糊控制系统结构
球磨机模糊控制系统结构如图1 所示。
主驱动电动机功率通过功率变送器检测，检测到的功率信号转换成电信号送模糊控制器，模糊控制器由德国西门子公司生产的S7-300 型PLC 编程实现，采用二输入三输出的形式，模糊控制器将检测的功率值与设定的功率进行比较，根据其误差值e 及误差变化率ec作为模糊控制器的输入量，输出控制量KP、TI、TD作为PID 控制参数的输入量，根据被控过程对参数KP、TI、TD的自整定要求实现参数KP、TI、TD整定，以满足不同时刻电机功率偏差e 和偏差变化率ec对参数自动调整的要求，这样在实际控制中具有良好的动态性能，PID 的3 个参数能依据当前系统的状况来做出相应的调整。根据PID 参数的整定原则以及对控制过程中现场参数调节的经验可得模糊控制规则如表1 所示，表中E 为偏差e 的语言变量，Ec为偏差变化率ec的语言变量。
根据模糊规则表，建立模糊条件，经过计算得到控制量的模糊集合。根据不同的E 与Ec的量化值，分别离线计算出对应的不同的UP、UI、UD制成控制查询表，查表得到控制增量的量化等级后，要将它转化为能对外输出的控制量的精确值。
3系统硬件设计
系统选用德国西门子公司生产的S7-300 型PLC 为控制器，其硬件结构框图如图2 所示。整个控制系统以PLC 为核心控制器，通过声音变送器检测球磨机研磨时的声响、振动加速度变送器检测主轴的振动、温度变送器检测润滑油的温度、压力变送器检测润滑油的压力、功率变送器检测驱动电机的功率，控制器根据采集的数据，利用模糊控制模型输出一定的控制量，通过变频器调整给矿电机的转速达到主电机功率恒定不变，即球磨机工作负荷稳定的控制目标，系统设计触摸屏作为现场的人机沟通界面，并通过PROFIBUS 的现场总线与远程监控上位机进行通讯，以便在监控室对球磨机工作状态进行监测及控制，提高了球磨机控制系统的自动化程度。
5结束语
针对球磨机的研磨过程随机干扰因素多、过程机理复杂、存在较大的惯性和滞后性，将模糊控制理论引入到球磨机控制系统中，具有很强的鲁棒性，能够有效地克服球磨机主电机功率的非线性、时变等因素的干扰。系统运行可靠，调节速度快、抗干扰能力强，能较好地实现球磨机恒功率自动控制，具有较好的推广应用价值。
参考文献：
［1］李友善.自动控制原理［M］.北京：国防工业出版社.2016（10）：60-62.
［2］张化光，孟祥光.智能控制基础理论及应用［M］.北京：机械工业出版社.2017（01）：115-116.
［3］诸静，孙流芳.模糊控制原理与应用［M］.北京：机械工业出版社.2016（09）：88-89.
论文作者:樊华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：球磨机论文; 功率论文; 模糊论文; 控制系统论文; 电机论文; 参数论文; 控制器论文; 《电力设备》2017年第10期论文;