一種用于雷蒙磨粉碎工藝的抗干擾控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雷蒙磨粉碎工藝的抗干擾控制方法，尤其是一種使用干擾觀測(cè)器 提尚廣品質(zhì)量減少關(guān)機(jī)時(shí)間的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代工業(yè)中，碳化硅是重要的非金屬礦產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、太陽(yáng)能、化工、機(jī) 械、磨具、電子、冶金、陶瓷、光電材料等行業(yè)。碳化硅俗名金剛砂，化學(xué)式SiC，無(wú)色晶體，結(jié) 構(gòu)與金剛石相似，每個(gè)硅原子被4個(gè)碳原子包圍，硬度僅次于金剛石，耐磨、耐高溫、耐化學(xué) 腐蝕，有較好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。其中，硅晶片線切割用碳化硅微粉屬于高端硅產(chǎn)品，在國(guó)際市 場(chǎng)呈現(xiàn)出良好的需求態(tài)勢(shì)，市場(chǎng)潛力很大，而且隨著我國(guó)太陽(yáng)能和1C芯片等高科技產(chǎn)業(yè)突 飛猛進(jìn)的發(fā)展，對(duì)線切割碳化硅微粉需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國(guó)生產(chǎn)能力，并保持著旺盛的增長(zhǎng) 勢(shì)頭。硅晶片線切割用碳化硅微粉產(chǎn)品對(duì)于分級(jí)精度高低和一致性要求性很高，目前只有 少數(shù)國(guó)外企業(yè)掌握了其制造技術(shù)，如日本的FUJHO株式會(huì)社等。而且其分級(jí)精度高低直接 決定了微粉產(chǎn)品的等級(jí)、檔次，不同等級(jí)的碳化硅微粉的價(jià)格相差很大，精分級(jí)后的碳化硅 微粉的國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格通常為普通碳化硅微粉桶料價(jià)格的10倍以上。
[0003] 在碳化硅微粉的生產(chǎn)過程中，粉碎、提純、分級(jí)是三大重要的工序。其中，雷蒙磨粉 碎系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的核心之一，其輸出產(chǎn)品的好壞對(duì)后續(xù)的提純、分級(jí)工藝起到非常大 的影響，也最終影響到碳化硅微粉產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。目前國(guó)內(nèi)的雷蒙磨粉碎生產(chǎn)線自動(dòng) 化程度偏低，部分廠家還使用工人手動(dòng)的進(jìn)行開關(guān)控制，生產(chǎn)能耗很大（經(jīng)常需要更換磨 輥）、故障率高（常造成堵塞和燒毀電機(jī)）、分級(jí)效率低，影響到微粉產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定性，不 能滿足規(guī)?；a(chǎn)的要求。另外即使一些廠家采用自動(dòng)控制，也多是采用常參數(shù)的PID控 制，當(dāng)磨機(jī)進(jìn)料礦石尺寸和硬度變化比較大的時(shí)候，雷蒙磨主機(jī)電流也會(huì)有很大的變化，不 利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，加大磨輥等的損耗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電機(jī)影響生產(chǎn)。隨著市場(chǎng)前景的不 斷看好，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)微粉產(chǎn)量和質(zhì)量需求的不斷提高，對(duì)雷蒙磨粉碎系統(tǒng) 的精細(xì)化控制，特別是抗干擾控制的研究顯得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有控制方法在面對(duì)進(jìn)料礦石尺寸和硬度變化較大等外界干擾， 以及內(nèi)部工況變化和給料機(jī)非線性等使得常參數(shù)的PID控制算法不能很好適應(yīng)等情況時(shí)， 不能很好的穩(wěn)定控制雷蒙磨的主機(jī)電流、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的問題，本發(fā)明提出一種雷 蒙磨粉碎工藝的抗干擾控制方法，使用干擾觀測(cè)器提高產(chǎn)品質(zhì)量減少關(guān)機(jī)時(shí)間。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明提出一種雷蒙磨粉碎工藝的抗干擾控制方法，使用電流互感器 實(shí)時(shí)檢測(cè)雷蒙磨主機(jī)電流，并通過PLC控制器送到上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，上位機(jī)運(yùn)行抗干擾控 制方法得出控制量，并通過PLC控制器控制電磁振動(dòng)給料機(jī)來控制進(jìn)料速度，最終完成雷 蒙磨粉碎工藝的自動(dòng)化控制。所述控制方法采用擾動(dòng)觀測(cè)器構(gòu)成的前饋控制器和傳統(tǒng)的 PID構(gòu)成的反饋控制器相結(jié)合，通過擾動(dòng)觀測(cè)器的輸出和PID控制器的輸出共同決定下一 時(shí)刻電磁振動(dòng)給料機(jī)的給料速度，具體計(jì)算公式如下：
[0007] 式中，X(s)為給料速度，M(s)為PID控制器的控制輸出，％〇)為擾動(dòng)觀測(cè)器的輸 出；
[0008] M(s)和表不如下：
[0011] 式中，κρ為比例系數(shù)，為積分時(shí)間常數(shù)，r(s)為主機(jī)電流設(shè)定值，Y(s)為雷蒙磨 的主機(jī)電流，gn(s)為過程通道標(biāo)稱模型的最小相位部分，θη為標(biāo)稱模型的時(shí)延，H(s)為擾 動(dòng)觀測(cè)器中使用的濾波器；
[0012]Y(s)表示如下：
[0013]Y(s) =Gc(s)M(s)+Gd(s)Dex(s) (4)
[0014] 式中，Gjs)為控制通道的傳遞函數(shù)，Gd(s)為擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)，Ms)為礦石 硬度變化和礦石尺寸變化等外界擾動(dòng)量；
[0015] Gc(s)和Gd(s)表不如下：
[0018] 式中，g(s)為過程通道傳遞函數(shù)的最小相位部分，Θ為時(shí)延。
[0019] 所述擾動(dòng)觀測(cè)器中的濾波器H(s)設(shè)計(jì)為一個(gè)一階低通濾波器，同時(shí)該低通濾波 器的穩(wěn)態(tài)增益為1，低通濾波器H(s)表示如下：
[0021] 當(dāng)合理設(shè)置擾動(dòng)觀測(cè)器的參數(shù)如λ后，集總擾動(dòng)包括礦石尺寸變化和礦石硬度 變化等外部擾動(dòng)和模型參數(shù)不匹配等內(nèi)部擾動(dòng)，可以漸進(jìn)趨于〇,即使用擾動(dòng)觀測(cè)器和PID 結(jié)合的控制方法可以很好的抑制外部和內(nèi)部擾動(dòng)。
[0022] 采用擾動(dòng)觀測(cè)器和傳統(tǒng)的PID控制器構(gòu)成控制算法是在上位機(jī)IFIX組態(tài)軟件的 后臺(tái)編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，計(jì)算出的控制量通過PLC控制器來控制電磁振動(dòng)給料機(jī)。
[0023] 有益效果：1、本發(fā)明提供的控制方法采用擾動(dòng)觀測(cè)器構(gòu)成的前饋控制器和傳統(tǒng)的 PID構(gòu)成的反饋控制器相結(jié)合的方法，使用擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)進(jìn)料礦石尺寸波動(dòng)和進(jìn)料礦石硬 度波動(dòng)等外界干擾以及模型參數(shù)不匹配等內(nèi)部干擾進(jìn)行有效估計(jì)，從而在大的外部干擾的 環(huán)境中可以很好的控制住主機(jī)電流，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，減少停機(jī)時(shí)間提高產(chǎn)量。
[0024] 2、本發(fā)明提供的抗干擾控制方法使用常用的上位機(jī)組態(tài)軟件IFIX軟件，可以很 方便的使用后臺(tái)編程語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)PID控制算法和擾動(dòng)觀測(cè)器，使得PLC中的編程更為簡(jiǎn) 單，同時(shí)在不需要去檢測(cè)礦石尺寸變化和硬度變化這些難測(cè)物理量使用擾動(dòng)觀測(cè)器通過軟 件方法就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部擾動(dòng)和內(nèi)部模型不匹配擾動(dòng)的有效抑制，提高了控制系統(tǒng)的抗干 擾能力。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的雷蒙磨粉碎工藝抗干擾控制系統(tǒng)框圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的擾動(dòng)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)框圖。
[0027] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的擾動(dòng)觀測(cè)器和PID相結(jié)合的控制方法框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0029] 本發(fā)明提出的雷蒙磨粉碎工藝的抗干擾控制方法使用電流互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)雷蒙 磨主機(jī)電流，并通過PLC控制器送到上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，上位機(jī)運(yùn)行抗干擾控制方法得出控 制量，并通過PLC控制器控制電磁振動(dòng)給料機(jī)來控制進(jìn)料速度，最終完成雷蒙磨粉碎工藝 的自動(dòng)化