构造集散法在扼制球磨机加工粉体系和摹拟中运用

按照复杂系统的主要因果关系，得到从控制输入经若干测量输出，最后达到受控输出的链状因果结构，叫做因果。因果链结构图其中，z10为控制输入；z11、z12、z13

为中间测量输出；z14为受控输出；1i，i=1，2，3，4称为因果链中的单元。以因果链为主线，为受控对象建立一种结构分散化模型，它既含有整体系统的因果结构，又包含单

元间的相互关联。此种具有网状结构的模型，按照一定意义下的主要因果关系，被抽象出一种链状结构，建立一种分散结构模型。分散模型结构图这种模型比一般多输入多输出系统含有更

多的信息量，可以用来设计具有高可靠性和强鲁棒性要求的控制系统。链系统中的每个单元通过关联与其它相关单元相关联。通过自身动态变化和单元间相互影响过程，共同描述对象的整

体运动特性。通过接受本单元相关信息和直接关联的单元的测量和预测信息，预测该单元的运动趋势，并分析判断，做出该单元的控制决策。针对每个单元设计单元预测系统和控制系统。

各单元预测系统按照研究对象的关联模式相互关联，并经由关联传递单元预测信息，共同完成对整体系统未来一定时间动态特性的预测，各单元控制系统也经由关联传递控制信息，从而完

成对整体系统的控制。单元预测系统的设计和计算是独立的和并行的，单元系统可以是不同性质和不同模式的，能够适用于大型复杂系统的分析预测和控制.球磨机系统分析及建模球磨机

系统分析球磨机系统是一个三输入三输出系统，其工作原理如文献介绍。衡量制粉系统运行的标准是球磨机的三个输出量即入口负压、出口温度及球磨机内的负荷。三个输入量磨煤机转速

、热风门开度及再循环风门开度任被改变其一，都将影响到入口负压、出口温度和磨负荷，所以球磨机制粉系统是一个强耦合的多变量系统，变量之间的耦合关系见文献.以往球磨机的控

制方法都是在对系统解耦之后进行的，但是耦合系统的分析与设计所要求的有关系统的信息远远多于解耦系统所要求的信息。因此，强行割裂系统内的信息关联会造成系统的不稳定，所以

采用依托因果链传递预估信息和控制指令的控制方法对球磨机系统进行控制是一个新的突破。球磨机系统建模待控系统的受控输出：磨负荷、磨出口温度，磨入口负压。它们应分别引导一

条因果链，这里顺次定义为Li，i=1，2，3Li={（zij-1，zij） |j=1，2，3}，i=1，2，3（1）1）磨负荷链L1：z10：给煤机转速（%）；z11

：给煤量（%）；z12：磨负荷（%）2）磨出口温度链L2： z20：热风门开度（%）；z21：热风量（

%）；z22：出口温度3）入口负压链L3：z30：再循环门开度（

%）；再循环风量（%），c32：入口负压整个系统的分散结构模型如示，它由6个单元模型、3条因果链和4项链间关联的模型构成：球磨机系统分散结构模型假设各单元ij的动态

模型取zij（t）=Fij（Xij（t））zij-1（t-dijij-1），（2）其中Xij是和输出有关的变量串集合，它有两部分组成：一部分是对ij有直接作用的控制

输入，另一部分是对ij有关联作用的其他单元的测量输出； zij，zij-1Z，zij-1是对单元ij输出zij有直接影响作用的输入； dijij-1是zij-1相对于z

ij的滞后步数。Fij是待辨识的参数集合。因此可以得出各单元模型，不失一般性，这里仅给出具有代表性的磨出口温度链模型：z21（t）=n1z21（t-1）+n2z20

（t-d2120）z22（t）=b1z22（t-1）+b2z21（t-d21） +b3z11（t-d2211）+b4z31（t-d2231）（3预估和控制预估预估是克

服时滞，提高控制品质的一种有效方法。为了克服球磨机系统的大滞后的影响，需要进行预估。基于结构分散化模型设计的预估系统，它拥有单元预估系统、基本关联模型和依托因果链的

预估信息传递模型，因此能够保证在子系统设计的预估算法，仍然能够获得对整体系统运动特性的预估。由单元模型（3）可知，zi0相对于zij的滞后为Dij=jm=1dimi

m-1，Di0=0.由文献和文献可以得到磨出口温度链的预估算法：z^21（t+D21）=nD211z21（t）+n2D21-1k=0nk1z20 （t-k）z^22（

t+D22|t）=bD222z22（t）+b2D22-1k=0bk1z^21（t+D21k|t）+D22-1k=0bk1（4）式中，z^2i（t+D2i|t）是z

2i（t）的预估值。给煤量z11和再循环风量z31的变化对磨出口温度有影响，这是三条链之间的耦合，因此磨出口温度链预估中还应对耦合关系予以充分考虑。仿真与总结球磨机

系统控制指标出口温度：722；磨煤机转速：40%4%；热风门开度：70%4.2%；再循环风门开度：25%2.5%.最大稳定时间为12min.系统仿真采集球磨机系统6

4组数据，记录时间间隔2min.首先用最小二乘法对系统的链结构模型进行辨识，然后在子系统级上设计预估系统，最后对子预估系统设计子控制器。分别在2528，3538，4

548采样期间对热风门开度、再循环风门开度、磨煤机转速加4.2%、2.5%、4%的扰动，得到如下的结果：从可以看出，出口温度被控制在所要求的范围内，在输入量有扰动的

情况下，能在要求的时间内克服扰动，回到正常的运行曲线上，且对系统中的噪声也有好的抑制效果。还可以看出，磨煤机转速、再循环风门开度的变化对于出口温度的影响不是很明显，

这说明系统之间各变量之间的耦合关系被减弱。总结针对球磨机这一典型的复杂系统，提出按照因果

链的方法为复杂系统建立结构分散化模型，并设计了依托因果链传递预估信息和控制指

令的预估系统和控制系统，这样做有两个好处：%把复杂的动态分段，使每一段的特性易于掌握；把控制作用分段，使控制作用逐级传递到受控输出。预估和控制仅依赖局部设计，当局部

发生故障时，不至于过多地降低全局性能。通过用这种方法控制球磨机这一实际对象，充分证明了它的可行性和有效性，且此方法已在多个火电厂、制药厂及化肥厂较复杂的系统控制中得

到成功应用。

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