[发明专利]一种缓冲槽的协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别是关于一种选矿过程缓冲槽的协调控制方法。

背景技术

单容水槽是工业上广泛应用的设备，根据实际生产应用需求的不同，单容水槽通常有两种结构：一种是在单容水槽的输出口装配调节阀，这种水槽的输出流量与液位高度有关，当液位稳定时，输出流量才能稳定，因而通常需要控制水槽的液位保持恒定；另外一种是在单容水槽的输出口装配离心泵，这种水槽的输出流量与液位高度无关，是由离心泵转速决定的。

这种输出口装配有离心泵的单容水槽通常被用作缓冲装置，因此也被称为缓冲槽，其作用是缓解上游来料的扰动，为下游创造更稳定的工作条件。这种缓冲槽一般通过控制离心泵的转速，来控制输出流量，使输出流量保持恒定。但是由于缓冲槽体积有限，如果对其液位不加控制，会造成缓冲槽溢流损失或离心泵的气蚀事故，因此，为了使缓冲槽安全工作，通常采用保持液位恒定的控制方案，但是这种方案会使缓冲槽丧失对入口流量扰动的抑制作用。

近年来针对缓冲槽的控制问题，很多研究者采用预测及优化控制等先进控制方案，这类方案的基本思路是将缓冲槽控制问题转化为带有约束条件的优化问题，通过求解优化问题得到合适的控制策略。例如一些研究者利用滚动优化，求出每一个采样时刻最佳的控制律。但在实际操作时，这种滚动优化过于复杂，工业现场应用与调试都不方便，而且采用这种方案会使得离心泵转速不断调整，很多可以通过缓冲槽自身抑制的波动，也需要调节离心泵转速来稳定，这对于缓冲槽出口流量的稳定以及下游生产环节都是不利的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可充分利用缓冲槽的缓冲能力，在保持缓冲槽液位安全的同时，最大限度地减少离心泵转速改变次数，稳定出口端流量的缓冲槽的协调控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种缓冲槽的协调控制方法，其包括以下步骤：1)设置一协调控制系统，其包括一设置有液位检测设备的缓冲槽，缓冲槽的入口连接一入口管道，出口连接一离心泵，离心泵连接一驱动电机，驱动电机连接一工业控制计算机，离心泵上还设置有一出口管道和一转速检测设备；转速检测设备和液位检测设备通过同一数据采集设备连接所述工业控制计算机，工业控制计算机内预置有工作状态判定模块、恒速控制模块和PI控制模块；2)对工业控制计算机进行初始化设置：①输入缓冲槽高度值的一半h_middle；将缓冲槽内部的液位划分为中线区域、安全区域和警戒区域三个区域，设置中线区域范围值为e_middle，安全区域范围值为e_safe；设检测过程中得到的液位检测值为h，液位检测值h与h_middle的差值为e；当|e|≤e_safe时，液位处于安全区域，当|e|≤e_middle时，液位处于中线区域，且中线区域位于安全区域内；当|e|＞e_safe时，液位处于警戒区域；②设置一计时器timer和停止时间T，在PI控制模块中的PI控制器作用下，当液位第一次进入中线区域时，启动计时器，直到计时器计时终止，即timer≥T，此时认为液位已经稳定在中线区域，停止PI控制器的调节，计时器清零；③输入缓冲槽入口流量改变的最大值F；④设置一个协调控制策略的标志位flag，用于辅助判断缓冲槽是否结束调整；当flag＝0时，表示缓冲槽液位调整结束；当flag＝1时，表示缓冲槽处于液位调整过程中；该标志位flag的初值设置为0；3)启动驱动电机，离心泵工作，缓冲槽不断通过入口管道输入料浆，同时通过出口管道输出料浆；4)液位检测设备实时检测缓冲槽内的液位，转速检测设备实时检测离心泵的转速；数据采集设备每隔一个采样周期采集一次液位检测设备和转速检测设备的检测值，并将得到的液位检测值h和离心泵转速，传送给工业控制计算机；5)工业控制计算机对缓冲槽进行协调控制；①在工作状态判定模块中，判断标志位flag是否为0；如果标志位flag为0，判断液位是否在安全区域，当|e|≤e_safe，即位于安全区域时，则进入恒速控制模块，保持标志位flag为0；当|e|＞e_safe，即位于警戒区域时，则进入PI控制模块，将标志位flag置于1；如果标志位flag为1，判断液位是否在中线区域，当|e|＞e_middle，即位于中线区域之外时，进入PI控制模块，保持标志位flag为1；当|e|≤e_middle，即液位处于中线区域，启动计时器timer，然后判断计时器计时是否结束：如果计时器计时没有结束，即timer＜T，进入PI控制模块，将标志位flag置1；如果计时器计时结束，即timer≥T，进入恒速控制模块，标志位flag置0；②在恒速控制模块中，当前离心泵的转速设定值与前一工作周期的转速设定值一致，恒速控制模块将当前转速设定值的控制信息传送至驱动电机处执行；③在PI控制模块中，计算e＝h-h_middle，并根据：