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旋流器自动控制系统的设计研究
旋流器是一种应用广泛的离心分级设备。其结构简单，本身无运动部件,操作容易，体积小处理量 大，分级效果好，占地面积小，矿浆在其内停留的数量和时间少，维护方便。
旋流器的缺点是：运输矿浆和矿砂泵消耗动力 大，而且泵的进口和出口等处磨损严重，维护频繁。 工作时要求给矿粒度、浓度和压力平衡，否则会影响分级质量。因此，提高旋流器有关易损件的使用寿命，严格控制操作条件，是推广应用的重大课题。随着控制技术和检测技术的发展，对旋流器实施自动控制，大大改善了旋流器的操作条件，为旋流器的推广应用带来广阔的前景。
根据某选矿厂的工艺流程特点,在设计时将整个工艺过程的控制划分为一段磨矿分级控制系统、 二段磨矿分级控制系统、粗细分级控制系统。这些子系统都存在对旋流器的自动控制。
旋流器控制：旋流器控制的主要目的是保证其溢流粒度、沉砂浓度及其处理量。在结构参数固定及矿石性质不可控的情况下，控制系统将给矿压力和给矿浓度作 为控制旋流器旋的主要控制对象。
旋流器给矿浓度控制：当旋流器压力一定时，给矿浓度对溢流粒度及分级效率有重要影响。给矿浓度髙，矿浆浓度大、含泥量髙时，矿浆粘度和密度将加大，矿粒在旋流器中运行的阻力加大,而使分离粒度变粗，分级效率亦将降低。反之，当给矿浓度低时，阻力变小，分离粒度变细，分级效率髙。所以对于给矿浓度的控制非常关键。选用浓度计实时检测给矿浓度的变化情况， 通过调节旋流器矿浆池的补加水来控制给矿浓度， 从而保证了旋流器的分级效率。
旋流器给矿压力控制：给矿压力是旋流器中矿浆产生速度的原因，它直接影响旋流器的处理量和分级粒度。当压力加大时，可以提髙分级效率，但是这将增加动力消耗和设备磨损，所以利用加大压力来提高分级效率是不经济的。但在必要的情况下，也可以通过稳定浓度适 当调节旋流器给矿压力来提高旋流器的分级效率。
旋流器沉砂浓度控制：旋流器沉砂浓度的大小直接影响磨机的磨矿效 率,当浓度一定时，通过在一定范围内调节旋流器给矿压力，使旋流器的沉砂浓度保证在工艺要求范围内。否则就会出现磨矿分级过程“死循环”的现象。 从这个意义上讲，旋流器的控制又定要将旋流器沉砂浓度的控制作为旋流器控制的核心之一。
旋流器给矿量控制：在旋流器给矿管道上安装流量计来检测旋流器给矿量，根据工艺流程中旋流器的处理能力,当旋流 器的给矿量加大时，系统根据流量和旋流器的处理量进行分析、判断，增加旋流器组的开启数量，反之减少旋流器组的开启数量。
旋流器的控制是一个复杂的控制过程，主要体现在3个方面:①泵池液位、给矿浓度、给矿压力任 一因素发生变化，均会导致旋流器原有控制平衡被破坏;②给矿浓度、给矿压力均影响旋流器溢流粒度指标，当溢流粒度指标发生变化时，无论调节给矿浓度还是调节给矿压力(往往是同时调节)，调节幅度 均无法详细定义,并且要考虑泵池液位、球磨机负荷的变化;③由于磨矿生产工艺过程的时变性和不确 定性，也导致旋流器各工艺参数的时变性和不确定性。
如果采用单纯的控制方式（浓度不合适就 控制浓度，压力不合适就控制压力）来控制旋流器， 不仅达不到控制效果，还会造成生产混乱。
控制系统将检测到的旋流器给矿浓度、给矿压力及矿浆池液位的信号作为旋流器模糊控制器输 入，模糊控制器经过模糊运算和模糊推理,并根据推 理结果，给出一种适合此时旋流器工作的控制方案。
模糊控制器的控制原理：模糊控制特别适合参数难以详细表达的物理对象,对解决不能直接检测，但入为可以粗略判断的事件尤其突出。
在旋流器的自动控制系统中，选择旋流器的给矿压力、给矿浓度、泵池液位作为模糊控制器的输 入。模糊控制器的后输出是矿浆泵转速和泵池补加水。这些输出值经限幅处理后作为PID控制器的输入、PID控制器的输出控制系统中的执行机构进行生产。
详细输入量的模糊化：输入量的模糊化首先需确定详细输入量的基本论域，基本论域确定后可以由事先决定的隶属函数计算输入值的隶属度。根据以上确定的隶属函数，就可以在程序中计算每个输入量对应的隶属度，这样就完成了对详细输入量的模糊化。
模糊规则及模糊推理：模糊规则的确定是基于现场操作工入的经验和 控制工程师的专业知识。一般应考虑以下几方面的问题。
选择描述输入量模糊状态的语言变量。显 然选择较多的词汇，对每个变量用较多的状态来描 述，制订规则时就比较灵活，控制精度也比较髙。但规则多就会大大增加程序量及计算量，控制系统的 响应时间也会相应增长，从而会造成系统的滞后响 应。一般每个变量宜选用10个状态来描述。这里选用5个状态:很低、较低、一般、高、很高。
定义代表各模糊状态的模糊集。确定了各变量的模糊状态就可以定义此状态的模糊集。在确定描述某一变量的模糊集时，要考虑它们对论域的覆盖程度。在定义这些模糊集时应使论域中的任何 一点对这些模糊集的隶属度的大值都不能太小， 否则在这样的点就会出现“空档”，从而引起失控。
确定模糊控制规则。在模糊控制中，模糊控制规则通常是由模糊条件语句来描述的。制订模糊规则以后就可以根据这些规则进行模糊推理。
解模糊判决：模糊控制器的输出是模糊量，它包含了控制量 的各种信息，需要把这些模糊量转变成被控对象能够接受的详细的控制量。为了充分利用控制器输出模糊集的所有信息，可以采用加权平均判决方法，其 中的加权系数选择隶属函数。
该控制系统在传统的闭环负反馈PID控制系统基础上，引入对动态的、随机的因素适应性更强的模糊控制器，起到自适应PID控制器参数自校正的作用。这样既可保持 PID控制的无静差、稳定性好的特点，又具有模糊控制对参数的适应性和调节速度快的特点。实践证明，该控制方法应用于旋流器的控制，结果是令人满意的。
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