Об одном подходе к разработке алгоритма автоматического управления типовым комплексом флотации на базе теории нечетких множеств Текст научной статьи по специальности «Математика»

Матрица конденсации системы представляет собой матрицу смежности сильных компонент исходной системы. По матрице конденсации строим конденсацию графа, по которой определяем «подчиненность выделенных АСР. Конденсация графа приведена ■а рис. 3.

В проделанной работе, проанализировав разработанную систему управления, выделили в ней сильные компоненты, основные подсистемы, их составные части и взаимосвязь.

В заключение следует добавить, что разнообразие структурных задач требует разработки разнообразных матричных форм отображения структурной информации. В работе применены как классические структурные матрицы, так и вновь разработанные Рис. 3. Конденсация -рафа специальные матрицы, необходимые для отображения извлекаемой из графов различной информации.

Следует отмегить, что па практике предложенную общую схему структурного анализа и ■роектирования, включающую стадию планирования реорганизованной деятельности предпри-*тия, приходится встречать крайне редко. Такую работу могут выполнить лишь крупные, специализированные консалтинговые фирмы, способные подключить к работе специалистов в той области деятельности, когорая подлежит анализу.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Пояснительная записка к техническим)/ проекту / СвсрдНИИхиммаш. Екатеринбург, 2002

2. Прокофьев Е. В.. Ефремов В. //. Структурная и парамегрическая идентификация технологических комплексов обогащения. Екатеринбург: УПТА, 2000.

3. Техническое ¡адание на проведение опытно-конструкторской работы «Система управления установкой сжигания радиоактивных отходов» / СвердНИИхиммаш. Екатеринбург, 2002.

4. Усенко В. В. Алгоритмизация структурного анализа систем управления. М.: Моск. энерг. ин-т, 1990. 58 с.

ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РАЗРАБОТКЕ АЛГОРИТМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИПОВЫМ КОМПЛЕКСОМ ФЛОТАЦИИ НА БАЗЕ ТЕОРИИ НЕЧЁТКИХ МНОЖЕСТВ

ШВЕЙЦЕР Е. Р., ЕФРЕМОВ В. //.

Уральская государством 1-ая горпо геологическая академия

Мы знаем, что флотация является одним из широко используемых технологических процессов обогащения руд цветных металлов и многих нерудных полезных ископаемых (уголь, соль, слюда и др.). Технологический процесс флотации осуществляется во флотомашинах различного типа и различного типоразмера. В практике промышленных процессов флогации находят применение флотомашины механические, пневмомеханические, а в последние годы стали применять высокопроизводительные машины чанового типа.

Известно также, что технологический процесс флотации осуществляется, как правило, по схемам, которые включают в себя операции основной и контрольной флотаций и двух-трбх пере-чистных операций. Особенностью флотационных процессов является наличие циркуляционных потоков или обратных технологических внутренних связей, что во многом усложняет процесс автоматического управления флотационными комплексами.

Кроме того, флотации подвергают либо монометаллические руды, например, медные либо полиметаллические руды, например, медно-цинко-свинцовые, и т. д. Флотация монометаллических руд осуществляется, как правило, по типовой схеме, включающей в себя основную, контрольную флотации и перечистныс операции. Флотация полиметаллических руд осуществляется, как правило, по различным коллективно-селективным циклам, включаюшим в себя коллективную флотацию (основную и контрольную либо только основную) и последующую селекцию (разделе-

ние) полезных компонентов на самостоятельные продукты (концентраты) с небольшим май «загрязнением». С точки зрения эффективности управления (автоматического либо «руч процессом флотации, вссгла стремятся снизить потери полезного компонента в «хвостах» ции при сохранении качества концентрата в заданных пределах, диктуемых требованиями дующих металлургических процессов получения черновых конценгратов и металлов.

Так, для монометаллической руды (например, медной) критерий управления можно зап в виде:

vc« m'n;

«с» ;

ßc« ^ ßcu идах мое »

QVmm ±Qv ¿Qv^ ;

ЯХр4 *Ч'г..

где Оси - массовая доля (содержание) меди в «хвостах» флотации, потери полезного ком а'о ас«, о2Св - массовая доля (содержание) меди в исходном питании, соответственно к шаяся в пределах а'о, и а?с«; Реи- маосовая доля меди в концентрате, которая должна быть или более некоторого заданного значения; - объёмный расход пульпы на флотацию, ко) ся в известных пределах Q^mia и ^ ; Цр,- расходы реагентов в процессе флотации.

В настоящее время большинство параметров, отражающих характер протекания фл ного процесса, возможно измерять автоматически, в том числе и такой важный параметр, как совая доля полезного компонента в продуктах переработки.

Так, для типового комплекса флотации медной руды возможно автоматическое изм таких параметров, как:

• объёмный расход пульпы на ф

• массовая доля меди в исходном нии Оси. в концетрате Рси, в «хвостах» «с любых промпродукгах, если это необход

• щелочность пульпы во флотац

ияшииях (т н величина рН) и отдельных рациях флотации;

• уровень пульпы во флотационных шинах;

• расходы реа1ентов (большинства них) во флогомашинах;

• плотность пульпы, поступающей на >ацию;

• ситовая харакгеристика питания ( ность измельчённого продукта) в процентах контрольного класса крупности;

• исходная концентрация реагаггов (С*,);

• остаточная концентрация реагентов в пульпе.

Таким образом, с точки зрения системного анализа, флотационный комплекс может представлен в виде (рис. 1).

Входные управляющие воздействия:

• расходы реагентов - </л;

• расход воздуха во флотомаши ну - <?„.

• положение регулировочного штока регулирующего шибера в разгрузочном кармане томашины 5.

Входными возмущающими воздействиями для флотационного комплекса являются:

• концентрация исходных реагентов, подаваемых в процесс флотации, сп

• массовая доля Си в питании флотации Ос»;

• объёмный расход пульпы на флотацию

• ситовая характеристика поступающей на флотацию пульпы с»;

• плотность пульпы, поступающей на флотацию.

Рис. 1. К описанию типового комплекса флотации

Помехами F(t) принято считать старение оборудования, заиливание флотомашин и лр.

В качест ве выходных воздействий рассматривают следующие параметры:

• массовая доля Си в «хвостах» uc„;

• массовая доля Си в концентрате р^,;

• уровень пульпы в различных операциях флотации h,;

• щелочность пульпы в различных операциях флотации рН;

• остаточная концентрация некоторых реагентов в пульпе Ас,.

В качестве выходного параметра мож1ю рассматривать и более сложные показатели, рассчитываемые по базовым показателям. Таким выходным воздействием может быть, например, извлечение полезного компонента в концентрат с*, определяемое по формуле

а-у р * p-v а'

Для типового комплекса примем следующие системы автоматического ко»гтроля и управления:

- измерение расхода твёрдого в пульпе, поступающей на флотацию, и автоматическое дозирование группы pcaicHTOB в процессе;

- автоматические системы измерения и стабилизации уровня пульпы в основной и контрольной флотациях;

- автоматическое измерение и регулирование уровня пульпы в перечистных операциях с коррекцией по массовой доле полезного компонента в концентрате.

Таким обратом, имея информацию о количестве твёрдого продукта и массовой доле полезного компонента в нём, системы автомагического дозирования реагентов поддерживают некоторое базовое значение расхода реагентов (контур управления по возмущению). Системы автоматического регулирования (стабилизации) уровня пульпы в основной и контрольной флотациях позволяют уменьшить потери полезного компонента в хвостах флотационного комплекса при колебаниях объёмного расхода пульпы, поступающей на флотацию. Стабилизацию уровня пульпы в перечистных операциях лучше реализовывать с коррекцией по содержанию (массовой доле) полезного компонента в концентрате или хвостах перечистных операций.

Выбор величины задающего воздействия по уровню (основной контур) и по массовой доле (корректирующий контур) остаётся за флотатором. Опираясь на информацию, получаемую с автоматических приборов (количество твёрдого, массовая доля полезного компонента, дозы реагентов. щелочность в отдельных операциях, уровень пульпы), и используя косвенную информацию о текущем состоянии процесса флотации, флотатор, в соответствии с его опытом, знаниями специфики процесса, формирует свой алгоритм управления.

Как показали ранее проведённые исследования, этот алгоритм у разных флотаторов различный. так как даже примерно в одинаковых условиях результаты, получаемые ими, могут существенно отличаться друг от друга.

Как было отмечено выше, возможности автоматического измерения параметров, характеризующих протекание флотационного процесса, существенно возросли. В лучшую сторону изменилась и элементная база технических средств автоматизации, существенно расширились функциональные возможности отдельных элементов и систем автоматического управления в целом. Однако, несмотря на то, что для управления флотационным комплексом могут быть применены отдельные системы автоматического управления, окончательное решение по управлению процессом с целью получения требуемых результатов принимает флотатор.

Каким образом управляет флотатор процессом, добиваясь желаемых результатов? Он руководствуется каким-либо из возможных критериев управления, например тем, что изложен выше. При этом флотатор помимо информации, получаемой со средств автоматического измерения, обращает внимание на такие косвенные параметры, характеризующие протекание флотационного процесса, как:

• цвет пены;

• размеры и форма пузырьков пенного продукта;

• степень нагруженности пены (степень минерализации пены);

• наличие крупных частиц.

Рис. 2. Схема автомат и зации типовою комплекса флотации

Покажем аналитически, каким образом специаиист ориентируется по изменению косее характеристик в процессе флотации и реаг ирует на них, на примере двух параметров: нал «песка» в концентрате и размеры пузырьков пены.

В первом примере входной характеристикой фази-регулятора является примерное сод-ние крупных частиц в концетлрате (*,„ %), выходной - степень перемещения штока (У|, %). величины колеблются в известных пределах:

Х\—* (0; 25],%;

У,— (О; 100]. % •

374

Определим множество термов лингвистической переменной X, и колебание её значений для [ого из них. При этом значения переменной У| являются выражением оптимальной реакции аогатора на каждый из термов:

«Нет»: если х, -» (0; 5), то>-| [0; 25];

«Мало»: если дга —► [0; 10],тоу| [0; 50];

«Много»: если х, (5; 15], тоух -* [25; 75];

«Очень много»: если х| -+ (10; 25). то у, -* (50; 100].

Обращая внимание на размеры пузырьков пены, флотатор должен мысленно сравние-агь их с оатимальными размерами, поэтому в этом случае примем за входную характеристику фази-регулятора разность примерного размера пузырьков в данный момент и оптимального диаметра зузырька (А;, мм), которые флотатор определяет, опираясь на свой опыт и полученные знания, огда выходным параметром будет являться разноегь объема дозируемого реагента для диаметра ачзырька в данный момент и оптимального объёма подаваемого в процесс реагента (Уг, см'/мин):

[-15; 15], мм; Уг— [-100; 100], см" /мин.

Зададимся лингвистическими термами и их параметрами для рассматриваемого примера:

«Очень мелкие»: если дг| —»[-15;-5], то.у| —»[-100;-25];

«Мелкие»: если х\ —► [-10; 0], то у, —► [-65; 0];

«Норма»: если —»[-5; 5], то>-| —> [-25; 25];

«Крупные»: если д:| —► [0; 10], то^| -* [0; 65];

«Очень крупные»: если хх —»[5; 15], то^| —» [25; 100].

Располагая как полученными выше зависимостями, так и многими другими, флотатор может аолучить наиболее высококачественный концентрат, избежав перерасхода реагонтов, больших яотерь в «хвостах» и прочих нежелательных последствий процесса флотации с неучтёнными косными (нечеткими) параметрами.

Таким образом, на основе информации о процессе флотации, получаемой со средств автома-ского измерения, а также косвенной информации о процессе по результатам визуальных оцс-на базе теории нечётких множеств формируется обобщённый алгоритм управления фдотаци-ным комплексом с использованием современной базы, например, микропроцессорных контроллеров.

РАСПОЗНАВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА

БОБИН И. С.

Уральская государстве тая горно-геологическая академия

Широкое внедрение информационных систем одноковшовых экскаваторов открывает новые возможности для повышения эффективности управления этими сложными технологическими объектами. В частности, весьма перспективней представляется реализация функции взвешивания горной массы в ковше в процессе выполнения рабочего цикла экскаватора. При этом возможно использование ряда методов прямого и косвенного измерения массы ковша. В любом случае необходимым условием обеспечения функции взвешивания ковша являегся распознавание или идентификация текущего технологического состояния экскаватора.

Под «технологическим состоянием» экскаватора понимается его пребывание в одном из фиксированных положений, вводимых с целью обеспечения необходимых функций информацн-