[发明专利]面向盘磨系统粉体粒度的随机分布控制实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种面向盘磨系统粉体粒度的随机分布控制实验装置及方法，属于分布控制技术领域。实验装置包括螺旋喂料控制装置、磨机转速调节装置、磨盘间隙伺服控制装置、取样装置、激光粒度仪、控制柜和上位机；实验装置的控制方法包括：1)初始设置；2)启动盘磨系统；3)取样装置进行取样；4)激光粒度仪检测实际粉体粒度分布的PDF形状；5)通过随机分布控制算法对初始设置进行更新。本发明可以用于验证一系列随机分布控制算法，为教学和科研提供较好的实验平台；可以有效实现随机分布系统输出随机变量的非高斯分布形状的控制，而且也可以对输出随机变量的均值和方差的进行有效控制。

技术领域

本发明属于分布控制技术领域，具体涉及一种面向盘磨系统粉体粒度的随机分布控制实验装置及方法。

背景技术

早期的随机系统控制的成果集中于对系统变量本身的统计特性，这些成果最典型的例子是线性高斯二次型、最小方差控制、具有马尔柯夫阶跃参数系统的随机控制等，控制的目标是系统输出的一阶和二阶统计特性即均值和方差。当系统受到的干扰为高斯噪声时，其方差和均值可以决定输出概率密度函数(Probability Density Function，PDF)的形状，然而，很多实际工业过程不满足高斯输出的假设条件，这时输出随机变量的PDF形状往往是非对称、多峰值的，此时采用传统的均值和方差并不能准确反映输出变量的随机分布特性。因此，从1996年开始，王宏教授提出直接设计控制器以使系统输出PDF形状跟踪给定目标PDF形状的思想，并系统地建立了许多建模及控制方法，这一研究框架称为随机分布控制(Stochastic Distribution Control，SDC，H.Wang.Bounded dynamic stochasticdistributions modelling and control[M].Springer–Verlag(London)Ltd,2000)，这类控制从某种意义上说概括了常规随机系统中关于输出变量的均值和方差的控制。

另一方面，在控制工程实践中，关于某些变量的分布控制问题一直是一个具有挑战性的问题，而SDC的研究一直源于一些复杂工业过程控制需求，例如：在造纸过程中，纸张的二维质量分布是衡量纸品质量的关键工艺指标，因此，造纸过程可以看作一个典型的动态随机分布系统，而控制的关键要求是使纸张的二维质量分布尽可能满足期望给定分布形状。在化工聚合过程中，分子量分布常被看作产品质量控制和工艺优化中的关键质量指标，因此，聚合过程控制的主要目的是使聚合产品分子量分布形状符合给定分布形状。在燃烧过程中，火焰温度场分布常作为燃烧过程效益的重要指标，而燃烧过程控制的目的是通过选择合适的燃料输入量和过程参数，使得火焰温度场分布的形状满足给定要求。在粮食加工过程中，通常希望加工后的粮食颗粒大小分布形状符合期望的分布形状，使得碾碎后的粮食颗粒分布形状符合后续的食品加工工序要求，从而提高整个系统的控制质量及生产效率。

对于这种新颖的控制技术，目前缺乏验证其有效性和可行性的实验装置，使得该控制方法在实际工业过程中推广应用带来诸多不便，本发明提供一种面向盘磨系统粉体粒度的随机分布控制实验装置及方法。

发明内容

针对目前缺乏验证随机分布控制方法有效性和可行性的实验装置，本发明提供一种面向盘磨系统粉体粒度的随机分布控制实验装置及方法，采用磨盘系统，所述实验装置包括：螺旋喂料控制装置、磨机转速调节装置、磨盘间隙伺服控制装置、取样装置、激光粒度仪、控制柜和上位机；

所述盘磨系统采用立式双盘磨粉机，包括动磨盘和相对应的静磨盘；

所述螺旋喂料控制装置包括螺旋喂料器、直流电机1和电子秤；所述螺旋喂料器与直流电机1连接；所述电子秤与上位机连接，用于测量实际螺旋喂料量；

所述磨机转速调节装置，包括变频器和三相异步电动机；三相异步电动机连接盘磨系统的动磨盘，在物料进入磨区后，动磨盘在三相异步电动机带动下转动；所述变频器安装在控制柜内；