一、引言

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

二、控制過程設(shè)計(jì)

1、工藝分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察分析發(fā)現(xiàn)：

    （1）該控制對(duì)象為PH值控制。PH值控制實(shí)質(zhì)是三段非線形控制，酸性區(qū)和堿性區(qū)各有一個(gè)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(shí)，隨著過程處理量的改變，以不同的輸出達(dá)到的穩(wěn)態(tài)又表現(xiàn)為不同的時(shí)間常數(shù)和控制增量，是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)。因此成為傳統(tǒng)控制中的難題。

   （2）該控制對(duì)象存在明顯的滯后。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(shí)現(xiàn)。但由于PID調(diào)節(jié)器的先天不足，當(dāng)t/T比大于2時(shí)，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(jiǎn)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(fù)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(gè)采樣值來分析偏差的整個(gè)趨勢(shì)。這就使控制器可以觀察到過程的動(dòng)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(jì)算出下一步控制作用。

圖（1）

這個(gè)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(chǔ)測(cè)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(shí)模塊實(shí)現(xiàn)。最新的測(cè)量偏差進(jìn)入模塊頂端，先前的每一個(gè)測(cè)量偏差被依次向下推入歷史文件。 接著，網(wǎng)絡(luò)將每一個(gè)歷史測(cè)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(dāng)前的測(cè)量偏差e(t)相加，再乘以用戶設(shè)定的增益Kc得到實(shí)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(hào)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?gòu)?qiáng)制學(xué)習(xí)等方式，使MFA控制器能夠準(zhǔn)確把握過程對(duì)象當(dāng)前的特征，產(chǎn)生更合理的對(duì)策，從而獲得理想的調(diào)節(jié)控制結(jié)果。
 
三、具體實(shí)現(xiàn)

1、控制目標(biāo)

    (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(dá)到節(jié)能降耗的目的。

    (3)增強(qiáng)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(shí)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(shí)現(xiàn)

（1）控制器選擇CyboCon CE。該控制器是美國(guó)博軟公司將無模型自適應(yīng)(MFA)控制技術(shù)與Microsoft  Windows CE 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)結(jié)合起來，嵌入GE Fanuc公司的FC2000工業(yè)平臺(tái)，是一種即插即用式，功能強(qiáng)大的一體化先進(jìn)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(shì)顯示；內(nèi)置的控制邏輯算法實(shí)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(qiáng)且油污較多，經(jīng)常污染PH計(jì)探頭，造成PH值偏離實(shí)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(dòng)清洗控制功能,清洗期間自動(dòng)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(shí)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(hào)。對(duì)控制對(duì)象實(shí)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(dāng)輸出頻率低于工頻的20%時(shí)，電機(jī)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(chǎng)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(shí)可關(guān)閉該泵；選擇了雙泵工作方案，即P3泵作為P4泵的補(bǔ)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(shí)開啟P3。

主要控制邏輯是：在設(shè)定值的上下各設(shè)一個(gè)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(hào)作為監(jiān)控信號(hào)，接至指示燈，反映CyboCon CE的運(yùn)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(yùn)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(shí)用手段，該控制系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)，超調(diào)量小，對(duì)生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行起到了重要的作用。調(diào)試過程不影響正常生產(chǎn)，同時(shí)具有簡(jiǎn)單易用和通用性。同時(shí)也證明了無模型自適應(yīng)控制在PH+大滯后的系統(tǒng)中強(qiáng)大的控制能力。

參考文獻(xiàn)

[1] Cheng, G.S   Model-free adaptive (MFA) control   Computing & Control Engineering Journal   Volume 15,  Issue 3,  June-July 2004 Page(s):28 - 33

[2] Zhongsheng Hou  Dan Xiong  The adaptive control system design with a model-free external loop as a compensator   Intelligent Control and Automation, 2004. WCICA 2004. Fifth World Congress on Volume 1,  15-19 June 2004 Page(s):444 - 448

[3] 李輝 洪濤  Reserch on pH value control for sewage treatment  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2003

[4] 焦瑞琦 王德明  王靜 桐溝金礦氰化工藝技術(shù)改造實(shí)踐  黃金. 2004，25（8）－36－37

[5] 馬思樂，王效良 DCS與MIS通信方法分析 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 1998,22(4).-73-75

[6] 馬思樂，王效良 DCS在工廠MIS中的集成. 自動(dòng)化與儀器儀表 1997(6).-1-3,15

[7] 馬思樂，王效良 電網(wǎng)電壓監(jiān)測(cè)及保護(hù)電路的設(shè)計(jì). 電子與自動(dòng)化.1997,26(4).-20-22

[8] 常發(fā)亮 馬思樂 喬誼正 動(dòng)態(tài)線邊緣實(shí)時(shí)HOUGH變換檢測(cè)及其在測(cè)流中的應(yīng)用 控制與決策.2004,19(12).-1412-1415