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水隔离浆体泵建模与控制

作　者: 李驰
导　师: 贾明兴
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 水隔离浆体泵 T-S型模糊RBF神经网络数学模型 PID控制
分类号: TH38
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
引　用: 1次
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内容摘要

浆体管道输送是近几十年才出现的一种新的运输方式,具有投资少、运费低、管理方便等优点,而泵送设备是浆体管道的核心设备,直接影响浆体管道的输送能力。水隔离浆体泵是一种具有高扬程、流量适应范围大、输送浆体浓度高、使用寿命长的新型泵送设备,它是对控制要求较为复杂的输送设备,如控制动作复杂、运行状态变化大和规律性差等,是具有非线性、时变的系统,因此很难用常规的控制方法进行控制。衡量水隔离浆体泵控制的重要指标是混浆和清水损失,要避免混浆,同时使清水的损失量尽量减小。本文首先分析了隔离罐中浮球的运动,利用流体力学的基本原理,推导出水隔离浆体泵分别在进浆时和排浆时的数学模型,该模型是非线性动态数学模型。通过数学模型的建立,得出混浆的原因以及影响清水损失的因素。据此在周期控制的前提下设计了水隔离浆体泵的整体控制方案,保证料仓液位高度不变,浮球在隔离罐的中间运动,浮球速度变化缓慢,从而将浆体连续不断地输送到尾矿库,同时可以避免混浆,有利于减小清水的损失量。首先采用了PID控制对水隔离浆体泵进行控制,由于被控对象具有时变、非线性等特点,PID控制效果不是很好。主要体现在,外部来浆流量变化时的控制效果不是很好。因此,采用T-S型模糊RBF神经网络进行控制,因为T-S型模糊推理系统能够在线修正参数,而且RBF神经网络在满足一定条件时,与模糊推理系统具有等价性,该系统还具有鲁棒性,对干扰信号不敏感,具有自适应性等特点。通过仿真可以发现,T-S型模糊RBF神经网络控制时,进浆流量能更好地跟踪外部来浆流量,中心位置性能指标和清水损失量都比较小,能达到更好的控制效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章浆体管道输送系统概述  10-18
  1.1 浆体管道输送  10-11
    1.1.1 浆体管道发展概述  10
    1.1.2 浆体管道输送特点  10-11
  1.2 浆体管道输送系统的构成  11-12
    1.2.1 浆体制备系统  11-12
    1.2.2 浆体输送系统  12
    1.2.3 浆体的脱水与贮存  12
  1.3 浆体管道的泵送设备  12-14
  1.4 水隔离浆体泵概述  14-15
    1.4.1 水隔离浆体泵的现状及问题  14
    1.4.2 衡量水隔离浆体泵控制的指标  14-15
  1.5 本文的研究工作及内容安排  15-16
  1.6 本章小结  16-18
第2章水隔离浆体泵建模  18-42
  2.1 水隔离浆体泵的组成  18
  2.2 水隔离浆体泵的工作原理  18-19
  2.3 隔离装置浮球的分析  19-25
    2.3.1 混浆机理分析  19-20
    2.3.2 浮球受力分析  20-21
    2.3.3 进浆过程浮球运动分析  21-24
    2.3.4 排浆过程浮球运动分析  24-25
  2.4 水隔离浆体泵的管路分析  25-39
    2.4.1 管路中沿程阻力分析  25-29
    2.4.2 管路中局部阻力分析  29-31
    2.4.3 进浆过程管路分析  31-35
    2.4.4 排浆过程管路分析  35-39
  2.5 模型参数的确定  39-40
  2.6 本章小结  40-42
第3章水隔离浆体泵控制  42-54
  3.1 控制方案  42-44
    3.1.1 周期控制  42-43
    3.1.2 进浆流量控制  43
    3.1.3 排浆流量控制  43-44
  3.2 控制结构图  44-46
  3.3 PID控制  46-49
    3.3.1 PID控制的分类  46-47
    3.3.2 基于Simulink的PID控制的设计  47-49
  3.4 PID控制的仿真及效果分析  49-52
  3.5 本章小结  52-54
第4章水隔离浆体泵的智能控制  54-64
  4.1 模糊神经网络概述  54-56
    4.1.1 模糊神经网络的发展现状  54
    4.1.2 模糊系统和神经网络的互补性  54-55
    4.1.3 模糊神经网络的优点  55-56
  4.2 T-S型模糊RBF神经网络  56-59
    4.2.1 结构的设计  56-58
    4.2.2 参数调整算法  58-59
  4.3 T-S型模糊RBF神经网络控制仿真  59-61
  4.4 T-S型模糊RBF神经网络与PID控制效果的比较  61-62
  4.5 本章小结  62-64
第5章总结与展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70

水隔离浆体泵建模与控制

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