CN101745457A - 用于轮齿式破碎机的模糊控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于轮齿式破碎机的模糊控制系统及控制方法，其中控制系统包括一喂料驱动电机、两分别用于驱动一对辊轴作相对转动的主电机及一用于调节一对辊轴之间距离的液压控制系统，还包括霍尔传感器、液压传感器、模糊控制器及交流变频器，所述霍尔传感器用于实时地监控破碎机的瞬时负荷；所述液压传感器用于实时监控液压控制系统中液压缸中工作油的瞬时压力；所述模糊控制器用于接受霍尔传感器的信号，并对破碎机的瞬时负荷与设定的负荷进行比较，根据比较结果对交流变频器进行逻辑控制，同时接受液压传感器信号并对液压缸中工作油的瞬时压力与设定的工作油压力进行比较，根据比较结果对液压控制系统进行逻辑控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于轮齿式破碎机的模糊控制系统及控制方法。
背景技术
轮齿式破碎机主要用于破碎石灰石、粉砂岩及煤等抗压强度≤150MPa的物料，它是利用平行设置并装有交错破碎齿的固定辊轴和活动辊轴相对旋转产生的破碎腔来破碎物料。固定辊轴和活动辊轴的外表面在轴向间隔装有破碎齿。当物料通过喂料机进入机器的破碎腔后受到转动辊轴上的破碎齿的啮力作用，使物料被迫通过固定辊轴上的破碎齿和活动辊轴上的破碎齿之间，同时受到破碎齿的挤、轧、磨、剪，物料即开始破裂，破碎后的小颗粒沿着辊筒旋转的切线方向通过固定辊筒和活动辊筒的间隙向机器下方抛出，超过间隙的大颗粒物料继续被破碎成小颗粒后排出。
在传统的板式喂料驱动电机输送物料过程中，只能有限地调节喂料速度，当大石块到达时仍在高速喂料，常引起主电机过载而跳闸，当石料少时，因喂料驱动电机的速度有限，只能使破碎机较长时间的轻载等待，由于缺乏灵活智能的控制装置(包括人工控制和有级切换调速)，使破碎机经常处在过负荷和欠负荷的情况下工作，使破碎机主电机不能在最佳效率状态下工作。另外，若碰到大块物料或非破碎物料进入破碎腔后，用于调节活动辊轴固定辊轴之间的间隙液压控制系统中的液压缸便会拉大活动辊轴与固定辊轴之间的间隙，使大块物料或非破碎物排出后再使活动辊轴回到正常的工作位置，由于缺乏灵活智能的控制装置，反映到使活动辊轴移开的速度慢，加剧了破碎齿的磨损。再说大块物料还可经过再次破碎便有可能破碎成所需的小颗粒规格，因此减低了破碎机的使用效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于轮齿式破碎机的模糊控制系统，它能获得更加高效的破碎作业并且降低破碎机发生故障的风险。
实现上述目的的一种技术方案是：一种用于轮齿式破碎机的模糊控制系统，包括一喂料驱动电机、两分别用于驱动一对辊轴作相对转动的主电机及一用于调节一对辊轴之间距离的液压控制系统，还包括霍尔传感器、液压传感器、模糊控制器及交流变频器，
所述霍尔传感器用于实时地监控破碎机的瞬时负荷；
所述液压传感器用于实时监控液压控制系统中液压缸中工作油的瞬时压力；
所述模糊控制器用于接受霍尔传感器的信号，并对破碎机的瞬时负荷与设定的负荷进行比较，根据比较结果对交流变频器进行逻辑控制，同时接受液压传感器信号并对液压缸中工作油的瞬时压力与设定的工作油压力进行比较，根据比较结果对液压控制系统进行逻辑控制；
所述交流变频器电连接喂料驱动电机，它接受模糊控制器的信号，改变输出频率，以使喂料驱动电机的速度得以调整；
所述液压控制系统接受模糊控制器的信号，调节液压缸中工作油的压力，以使一对滚轴之间的距离得以调整。
实现上述目的的另一种技术方案是：一种用于轮齿式破碎机的模糊控制方法，采用如权利要求1所述的模糊控制系统和传统的PID相结合的控制方法，其特征在于，模糊控制器接受来自破碎机的负荷信号、专家确定的量化因子以及破碎机的操作经验，建立输入误差和误差变化率与PID参数调整量之间的模糊关系，然后通过模糊运算得到控制表，将测量得到的负荷误差和负荷误差的变化率进行模糊化，通过论域比较，取控制表中相应的PID参数调整，叠加在PID控制参数上，通过交流变频器得到所需的喂料驱动电机的速度，从而实现喂料驱动电机的输出功率与破碎机主电机的实时负载刚好匹配，还可通过液压控制系统得到所需的两辊轴之间的间隙，从而实现对非破碎物进入破碎腔后能快速拉大两辊轴之间的间隙而保护了破碎机的机械磨损。
由于采用了本发明的用于轮齿式破碎机的模糊控制系统及控制方法的技术方案，它能过监控破碎机的负载工况来动态的调整喂料驱动电机的电能，使破碎机主电机始终在最佳效率状态下工作，为电机与供电电网之间实现“智能化”的能量供给提供一个自动化平台。当检测到破碎机轻载或负载不断变化时，通过功率模块在0.01秒钟内调整喂料驱动电机的电压与电流，使喂料驱动电机的输出功率与破碎机主电机的实时负载刚好匹配，从而减少破碎机电机的运行电流与电压及铁损、铜损，达到节能的目的，通过这种控制方式，可获得更加高效的破碎作业并且降低破碎机发生故障的风险。
附图说明
图1为本发明的用于轮齿式破碎机的模糊控制系统的方框图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的用于轮齿式破碎机的模糊控制系统，包括一喂料驱动电机1、两主电机2、液压控制系统3、霍尔传感器4、液压传感器5、模糊控制器6及交流变频器7，其中，两主电机2分别用于驱动一对辊轴作相对转动；液压控制系统用于调节一对辊轴之间的间隙；
霍尔传感器4用于实时地监控破碎机的瞬时载荷；
液压传感器4用于实时监控液压控制系统3中液压缸中工作油的瞬时压力；
模糊控制器6用于接受霍尔传感器4的信号，并对破碎机的瞬时负荷与设定的载荷进行比较，根据比较结果对交流变频器7进行逻辑控制，同时接受液压传感器5信号并对液压缸中工作油的瞬时压力与设定的工作油压力进行比较，根据比较结果对液压控制系3统进行逻辑控制；
交流变频器7电连接喂料驱动电机1，它接受模糊控制器6的信号，改变输出频率，以使喂料驱动电机1的速度得以调整；
液压控制系统3接受模糊控制器6的信号，调节液压缸中工作油的压力，以使一对滚轴之间的距离得以调整。
本发明的用于轮齿式破碎机的模糊控制方法，采用上述的模糊控制系统和传统的PID相结合的控制方法，该方法为：
模糊控制器接受来自破碎机上霍尔传感器的负荷信号和液压传感器的工作油压力信号、专家设定的量化因子以及破碎机的操作经验，建立输入误差和误差变化率与PID参数调整量之间的模糊关系，然后通过模糊运算得到控制表，将测量得到的负荷误差和负荷误差的变化率进行模糊化，通过论域比较，取出控制表中相应的PID参数调整，叠加在PID控制参数上，通过交流变频器得到所需的喂料驱动电机的速度，从而实现喂料驱动电机的输出功率与破碎机主电机的实时负载刚好匹配，还可通过液压控制系统得到所需的两辊轴之间的间隙，从而实现对非破碎物进入破碎腔后能快速拉大两辊轴之间的间隙而保护了破碎机的机械磨损。
通过模糊控制器监测破碎机电机负荷，改变交流变频器的输出频率(频率范围为0～70Hz)，实现了板式喂料驱动电机更大范围的无级调速。系统运行后，破碎机的工作状况大为改善。经过长时间运行考验，当破碎机的控制负荷设定在额定负荷的85％时，其产量可达到240t/h，比原来提高44％。通过这种控制方式，可获得更加高效的破碎作业并且降低破碎机发生故障的风险。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (2)
1.一种用于轮齿式破碎机的模糊控制系统，包括一喂料驱动电机、两分别用于驱动一对辊轴作相对转动的主电机及一用于调节一对辊轴之间距离的液压控制系统，其特征在于，还包括霍尔传感器、液压传感器、模糊控制器及交流变频器，
所述霍尔传感器用于实时地监控破碎机的瞬时负荷；
所述液压传感器用于实时监控液压控制系统中液压缸中工作油的瞬时压力；
所述模糊控制器用于接受霍尔传感器的信号，并对破碎机的瞬时负荷与设定的负荷进行比较，根据比较结果对交流变频器进行逻辑控制，同时接受液压传感器信号并对液压缸中工作油的瞬时压力与设定的工作油压力进行比较，根据比较结果对液压控制系统进行逻辑控制；
所述交流变频器电连接喂料驱动电机，它接受模糊控制器的信号，改变输出频率，以使喂料驱动电机的速度得以调整；
所述液压控制系统接受模糊控制器的信号，调节液压缸中工作油的压力，以使一对滚轴之间的距离得以调整。
2.一种用于轮齿式破碎机的模糊控制方法，采用如权利要求1所述的模糊控制系统和传统的PID相结合的控制方法，其特征在于，模糊控制器接受来自破碎机的负荷信号、专家确定的量化因子以及破碎机的操作经验，建立输入误差和误差变化率与PID参数调整量之间的模糊关系，然后通过模糊运算得到控制表，将测量得到的负荷误差和负荷误差的变化率进行模糊化，通过论域比较，取控制表中相应的PID参数调整，叠加在PID控制参数上，通过交流变频器得到所需的喂料驱动电机的速度，从而实现喂料驱动电机的输出功率与破碎机主电机的实时负载刚好匹配，还可通过液压控制系统得到所需的两辊轴之间的间隙，从而实现对非破碎物进入破碎腔后能快速拉大两辊轴之间的间隙而保护了破碎机的机械磨损。
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