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一、引言

在氰化工藝最后的浮選階段也是實現(xiàn)銅，鉛等其他元素的提取的階段，這個階段始終需要加入濃硫酸進行反應(yīng)，而且此過程中PH值對反應(yīng)的程度有著重要的影響，由于pH值的波動，容易造成生產(chǎn)過程波動，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量降低，原材料浪費，裝置腐蝕，操作困難和環(huán)境污染等狀況。在實現(xiàn)自動控制之前，一直是由現(xiàn)場工人實時檢測，然后手動調(diào)節(jié)閥門來控制加酸的，這樣不僅浪費人力，而且準確度達不到要求。

二、控制過程設(shè)計

1、工藝分析

經(jīng)現(xiàn)場觀察分析發(fā)現(xiàn)：

    （1）該控制對象為PH值控制。PH值控制實質(zhì)是三段非線形控制，酸性區(qū)和堿性區(qū)各有一個非敏感段，調(diào)節(jié)特性十分遲鈍；而中性區(qū)是敏感段，調(diào)節(jié)特性十分靈敏。同時，隨著過程處理量的改變，以不同的輸出達到的穩(wěn)態(tài)又表現(xiàn)為不同的時間常數(shù)和控制增量，是一個時變系統(tǒng)。因此成為傳統(tǒng)控制中的難題。

   （2）該控制對象存在明顯的滯后。經(jīng)過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，綜合池加酸后，15～18秒后，過程出現(xiàn)反映，有明顯的滯后特征。有大滯后存在的控制系統(tǒng)中一般通過減小比例作用和積分作用來實現(xiàn)。但由于PID調(diào)節(jié)器的先天不足，當t/T比大于2時，PID調(diào)節(jié)器就無能為力了。

2、提出控制方案

    由PH＋大滯后的特性疊加在該系統(tǒng)上，使控制算法相互矛盾，使問題的解決更加困難，簡單的采用傳統(tǒng)的控制手段是無法解決問題。為保證調(diào)節(jié)效果，方案使用了無模型自適應(yīng)（MFA）控制技術(shù)。

3、MFA控制器工作原理

MFA與其它負反饋控制器（自適應(yīng)或非自適應(yīng)）一樣，是根據(jù)設(shè)定值和過程變量之間的偏差決定如何最好地控制過程。但與傳統(tǒng)的過程控制器不同的是，MFA通過前N個采樣值來分析偏差的整個趨勢。這就使控制器可以觀察到過程的動態(tài)特性。

然而，MFA并不試圖通過這種觀察來創(chuàng)建過程的固定模型，而是利用如圖1所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)偏差的歷史數(shù)據(jù)直接計算出下一步控制作用。

圖（1）

這個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在過程控制應(yīng)用中的關(guān)鍵部分：首先是存儲測量到的偏差之歷史數(shù)據(jù)，這可以通過網(wǎng)絡(luò)輸入端的延時模塊實現(xiàn)。最新的測量偏差進入模塊頂端，先前的每一個測量偏差被依次向下推入歷史文件。 接著，網(wǎng)絡(luò)將每一個歷史測量偏差乘以加權(quán)因子，經(jīng)過迭加和濾波產(chǎn)生輸出o(t)。最后，將o(t)與當前的測量偏差e(t)相加，再乘以用戶設(shè)定的增益Kc得到實際的控制作用v(t)。

MFA技術(shù)的關(guān)鍵可以歸納為：⑴所有過程的信息都已包含在輸入輸出的信號中，只是以往采用傳統(tǒng)的控制方法缺乏有效提取這些信息并加以利用的手段；⑵通過無事先訓(xùn)練的快速強制學習等方式，使MFA控制器能夠準確把握過程對象當前的特征，產(chǎn)生更合理的對策，從而獲得理想的調(diào)節(jié)控制結(jié)果。
 
三、具體實現(xiàn)

1、控制目標

    (1)將選鉛加藥槽PH值控制在7.5～8.5 之間，選銅加藥槽PH值控制在5～6.5 之間，從而穩(wěn)定生產(chǎn)。

    (2)減少控制系統(tǒng)的超調(diào)量，減少中和酸的注入量，達到節(jié)能降耗的目的。

    (3)增強系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)即使在大的干擾出現(xiàn)的時候，仍然能夠保持穩(wěn)定，且能夠快速收斂；

2、控制邏輯

如圖2

圖（2）

3、具體實現(xiàn)

（1）控制器選擇CyboCon CE。該控制器是美國博軟公司將無模型自適應(yīng)(MFA)控制技術(shù)與Microsoft  Windows CE 實時操作系統(tǒng)結(jié)合起來，嵌入GE Fanuc公司的FC2000工業(yè)平臺，是一種即插即用式，功能強大的一體化先進控制器。可以通過其自帶的I/O通道直接與一次儀表連接；觸摸屏完成控制組態(tài)和調(diào)節(jié)趨勢顯示；內(nèi)置的控制邏輯算法實現(xiàn)連續(xù)、間歇控制邏輯的組態(tài)，

（2）考慮到藥槽中腐蝕性較強且油污較多，經(jīng)常污染PH計探頭，造成PH值偏離實際值，無法滿足控制需要。所以采用了MPD53智能型PH/氧化還原監(jiān)控儀，經(jīng)過安裝、調(diào)試、使用發(fā)現(xiàn)，具高抗擾能力。可匹配PH玻璃電極，銻電極和氧化還原電極。具有探頭自動清洗控制功能,清洗期間自動鎖定電流輸出，從而保持正常工作，很好的滿足了控制要求。

（3）為實現(xiàn)連續(xù)控制，在P4泵上安裝了變頻器。該變頻器接受MFA控制器的輸出信號。對控制對象實現(xiàn)連續(xù)控制。

（4）考慮到工作過程中加藥流量有可能有較大的變化，而變頻調(diào)速技術(shù)有其應(yīng)用的限制，即當輸出頻率低于工頻的20%時，電機較易發(fā)熱，這就意味著最大與最小處理能力的比值不能超過5。但現(xiàn)場工況的考察結(jié)果表明，這樣的處并限制其不在工頻的20%以下工作，必要時可關(guān)閉該泵；選擇了雙泵工作方案，即P3泵作為P4泵的補充，P4泵做常穩(wěn)態(tài)的連續(xù)調(diào)節(jié)，在P4泵的能力不夠時開啟P3。

主要控制邏輯是：在設(shè)定值的上下各設(shè)一個帶，形成PH值的上下限，上限與變頻器輸出頻率構(gòu)成邏輯控制P3泵的啟停，下限與變頻器的輸出頻率過程邏輯控制P4泵的啟停，中間作為連續(xù)調(diào)節(jié)區(qū)。并可由CyboCon CE輸出DO信號作為監(jiān)控信號，接至指示燈，反映CyboCon CE的運行狀態(tài)。指示燈閃爍，表示MFA正常；指示燈停止閃爍，表示MFA異常。

四、結(jié)束語

系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)成功運行且狀況良好，從而證明在解決pH值的控制問題上，MFA控制技術(shù)是一種有效的實用手段，該控制系統(tǒng)魯棒性強，超調(diào)量小，對生產(chǎn)的平穩(wěn)運行起到了重要的作用。調(diào)試過程不影響正常生產(chǎn)，同時具有簡單易用和通用性。同時也證明了無模型自適應(yīng)控制在PH+大滯后的系統(tǒng)中強大的控制能力。

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