【文章內(nèi)容簡介】 ntrol effect is achieved. Key words: Ball mill。 grinding process。 predictive control。 MATLAB simulation 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 1 前言 磨機(jī)一直是粉磨物料的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛適用于發(fā)電、水泥、選礦、陶瓷、冶金等各個(gè)行業(yè)。在水泥廠中，兩倉或三倉的球磨機(jī)一直是主要的粉末設(shè)備。磨機(jī)是一種大能耗設(shè)備，與高能耗同樣引人注目的石磨機(jī)極低的粉磨效率。對磨機(jī)這樣一個(gè)能耗巨大而能量利用率極低的大型設(shè)備，能夠進(jìn)行負(fù)荷的自動控制，保證其穩(wěn)定運(yùn)行在最佳工況，提高能量利用率，降低電耗，從而降低火電廠和水泥廠的成本，已是勢在必行。 文獻(xiàn) [1]概述了預(yù)測控制與先進(jìn)的控制算法的結(jié)合狀況 ,并對存 在的問題進(jìn)行了探討 ,從理論上分析了其智能化發(fā)展趨勢和方向。 文獻(xiàn) [2]綜述了焦?fàn)t加熱控制的發(fā)展，然后通過對焦?fàn)t進(jìn)行深入分析以及對廣義預(yù)測控制與動態(tài)矩陣算法的研究，設(shè)計(jì)了隱式廣義預(yù)測自校正控制器 ， 繼承了傳統(tǒng)廣義預(yù)測控制算法的優(yōu)點(diǎn) 。文獻(xiàn) [3]針對一類具有非線性特性的復(fù)雜被控對象，提出新的適用于具有并行提前多步預(yù)測模型的MPC 反饋校正策略 ， 討論了建模前的常規(guī)數(shù)據(jù)預(yù)處理以及 SVM 參數(shù)選取對模型精度的影響。 文獻(xiàn) [4]根據(jù)煮糖過程的物料平衡、能量平衡和生產(chǎn)過程的各種物性參數(shù)的機(jī)理解析關(guān)系建立描述被控生產(chǎn)過程的模型，并 以該模型作為對象對煮糖結(jié)晶過程實(shí)施非線性預(yù)測控制仿真 ， 圍繞預(yù)測模型、反饋校正、滾動優(yōu)化三項(xiàng)預(yù)測控制的基本原理，對非線性預(yù)測控制在煮糖結(jié)晶過程中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究 與 探討 。文獻(xiàn) [5]論述了 “ 長鞭效應(yīng) ” 的起因以及對供應(yīng)鏈的影響 ,并通過仿真過程形象模擬了長鞭效應(yīng)及其特征 。其次 ,在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上 ,提出了運(yùn)用模糊控制器對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化及在傳統(tǒng)廣義預(yù)測控制算法中引入動態(tài)矩陣的誤差校正方法 ,提出了一種新的隱式廣義預(yù)測自校正控制器對系統(tǒng) 的 優(yōu)化 理論。 使用 MATLAB 對優(yōu)化控制方案進(jìn)行了仿真 ,并通過 PID 控制的仿真比 較 ,證明了方案的有效性。 文獻(xiàn) [6]分析了目前企業(yè)成本控制中存在的問題 ,敘述了 現(xiàn)代成本管理理論和成本控制的基本技術(shù)和方法 ， 在分析成本控制的三種模式的基礎(chǔ)上 ,分別構(gòu)建了面向產(chǎn)品生命周期和集成化供應(yīng)鏈的成本預(yù)測控制模式。將預(yù)測控制的思想引入成本控制 ,提出了以小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為模型預(yù)測算法 ,CUSUM 控制圖作為成本預(yù)測控制律的成本控制的體系模型和步驟 ,而且給出了基于灰色模型的簡化算法。 文獻(xiàn) [7]針對具有范數(shù)有界不確定參數(shù)或多面體不確定參數(shù)的不確定時(shí)滯系統(tǒng) ,提出了狀態(tài)反饋或輸出反饋魯棒預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)方法 ,并分析了 閉環(huán)系統(tǒng)的可行性和漸近穩(wěn)定性 ,得到相應(yīng)的時(shí)滯無關(guān)或者時(shí)滯相關(guān)性條件 。文獻(xiàn) [8]對系統(tǒng)的建模誤差進(jìn)行預(yù)測，并將其與模型預(yù)測相結(jié)合構(gòu)成廣義預(yù)測控制算法，目的在于抑制模型失配的影響，增強(qiáng)廣義預(yù)測控制的魯棒性，仿真結(jié)果表明了這一算法的有效性 。 文獻(xiàn) [9]對 當(dāng)前引起控制界廣泛重視的幾種預(yù)測控制算法進(jìn)行了比較，對魯棒性問題、非線性系統(tǒng)控制、多變量系統(tǒng)控制、實(shí)用化問題和綜合功能預(yù)測控制器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了討論 。文獻(xiàn) [10]總結(jié)了近年來預(yù)測控制在熱工過程控制中的研究成果 , 仿真研究和實(shí)際應(yīng)用都有力地證明了預(yù)測控制可 以應(yīng)用到熱工過程控制中去并能取得較好的控制品質(zhì)。 文獻(xiàn) [11]研究了多變量分散型預(yù)測控制在應(yīng)用中的主要問題 ,并提出了在多變量過程控制中采用各子系統(tǒng)分散建模、分散預(yù)測控制并輔以基于規(guī)則的智能協(xié)調(diào) ,以解決多變量系統(tǒng)的解耦和優(yōu)化控制問題。其工程應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是建模簡單、優(yōu)化計(jì)算量小并且保證控制的安全性。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 意義 工業(yè)生產(chǎn) 的過程是復(fù)雜的，我們建立起來的模型也是不完善的。就是理論非常復(fù)雜的現(xiàn)代控制理論，其控制的效果也往往不盡人意，甚至在一些方面還不及傳統(tǒng)的 PID 控制。 70 年代，人們除了加強(qiáng)對生產(chǎn)過程的建模、系統(tǒng) 辨識、自適應(yīng)控制 等方面的研究外，開始打破傳統(tǒng)的控制思想的觀念，試圖面向工業(yè)開發(fā)出一種對各種模型要求低、在線計(jì)算方便、控制綜合效果好的新型算法。這 樣 的 背 景 下 ，預(yù) 測 控 制 的一 種 ， 也 就是 模 型 算 法控 制 （ MACModel Algorithmic Control）首先在法國的工業(yè)控制中得到應(yīng)用。因此預(yù)測控制不是某一種統(tǒng)一理論的產(chǎn)物，而是工業(yè)實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來的。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為算法的實(shí)現(xiàn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 為了控制磨機(jī)的粉磨過程，必需檢測反映磨機(jī)負(fù)荷的物理量。磨機(jī)是粉磨系統(tǒng)的核心，磨機(jī)具有非線性、大滯后、強(qiáng)耦合 的特點(diǎn)，磨機(jī)是一種能耗大、效率低的設(shè)備，而預(yù)測控制器恰好可以針對其以上特點(diǎn)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)針對磨機(jī)系統(tǒng)存在的以上問題設(shè)計(jì)了預(yù)測控制器，從而有效的實(shí)現(xiàn)了對磨機(jī)系統(tǒng)的控制。能夠提高磨機(jī)控制的自動化水平，降低磨機(jī)粉磨的能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，具有重要的意義。 背景 自十九世紀(jì)末第一臺球磨機(jī)誕生以來，球磨機(jī)因其應(yīng)用廣泛、大功率、大產(chǎn)出的特點(diǎn)在礦業(yè)、建材、工、冶金及電力部門等基礎(chǔ)行業(yè)的原料粉碎中得到廣泛的應(yīng)用。隨之陶瓷工業(yè)的發(fā)展，球磨機(jī)也成為陶瓷工業(yè)中粉磨工序中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。從長遠(yuǎn)來看，今后相當(dāng)長的時(shí) 期內(nèi)球磨機(jī)仍將是陶瓷工業(yè)中原料磨碎作業(yè)的主要設(shè)備，因此對球磨機(jī)的研究也受到了相關(guān)專家的重視，近年來國內(nèi)外的研究取得了許多成果，例如：球磨機(jī)的控制與節(jié)電、水泥粉磨系統(tǒng)改造、水泥磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造等。除此以外，還有通過智能控制大大提高生產(chǎn)效率 ,例如：球磨機(jī)負(fù)荷自動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、振動球磨機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、基于智能控制系統(tǒng)的陶瓷球磨機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的開發(fā)、閉路球磨機(jī)產(chǎn)量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、球磨機(jī)有用功率與其工作參數(shù)關(guān)系的研究等。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 2 粉磨基礎(chǔ)及球磨機(jī)生產(chǎn)機(jī)理 粉磨生產(chǎn)過程簡述 粉磨技術(shù)發(fā)展歷史 因?yàn)椴傻V事業(yè)的發(fā)展，干法搗碎磨機(jī)出現(xiàn)在九世紀(jì)初，到 1512 年濕法搗碎磨也隨后發(fā)現(xiàn)了。在之后的幾個(gè)世紀(jì)，由于原動力的限制，粉磨本質(zhì)沒有進(jìn)一步變化，直到第一次工業(yè)革命，蒸汽機(jī)的發(fā)明導(dǎo)致第一臺輥式磨在 Corn wall 的使用。在 1858年美國人發(fā)明了顎式破碎機(jī)用于硬質(zhì)物料的粉碎。 1877 年車險(xiǎn)了錘式破碎機(jī)?，F(xiàn)代粉磨技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段自 1