Synthesis of the noise immune algorithm for adaptive control of ore concentration

Abstract

EN: . Consideration of the transient process characteristics under current industrial conditions, i.e. a controlled object’s static and dynamic characteristics when forming controlling impacts in automatic control systems of ore grinding and sizing is one of the advanced ways to increase their efficiency. Variations in characteristics of initial materials and equipment conditions while changing a command value in closed-loop automatic control systems (ACS) result in transient processes when the granularmetric composition of output products of grinding and sizing aggregates change in a wide range. It leads to additional losses of the recovered grade. Duration of transient processes depends on how the controlled object’s current condition (its static and dynamic characteristics) corresponds to the controller’s adjustment in the ACS. It causes the necessity to readjust the controller’s parameters from time to time that is done in the adaptive ACS to the best advantage. The authors suggest an algorithm of noise immune correction of the controller’s parameters in the closed-loop automatic control system, which is based on preliminary identification of the controlled object’s static and dynamic characteristics in accordance with parameters of the transient process starting in the closed-loop ACS of the transient process. There are determined limits to its applicability at concentration plants. Objective. The research aims to develop a noise immune algorithm of adaptive control over objects with variable static and dynamic characteristics on the basis of the controlled parameter value and the rate of its changes on the initial stage of transient processes in the closed-loop ACS. Method. Current approaches and methods of improving ore concentration control are analyzed to substantiate the research topicality, goals and objectives. The adaptation algorithm for local ACS of ore concentration is synthesized and analyzed by methods of analytical design and computer simulation. Results. Correction of the PI-controller according to the suggested algorithm reduces the transient time in the closed-loop ACS. It should be done at the moment determined by the condition even in case of the optimal adjustment. The polynomial presentation degree of the filter should not be lower than 2, i.e. m≥2. In this case, filtration is satisfactory if fluctuation of the output signal does not exceed 25% of its absolute value because of noises. Conclusions. The theory of forming specified parameters of transient processes in the closed-loop ACS by means of objects with variable static and dynamic characteristics on the basis of the controlled parameter value and the rate of its changes on the initial stage of these processes is developed in the present research. It allows synthesizing adaptive ACS, in which the error ratio in the transient process reaches zero in a minimum of time without changing its sign subject to disturbances and noises. UK: Актуальність. Облік характеристик перехідного процесу для поточної виробничої ситуації, тобто фактично статичних і динамічних характеристик об’єкту управління при формуванні керуючих впливів в системах автоматичного регулювання процесів подрібнення-класифікації руд є одним з перспективних шляхів підвищення їх ефективності. В результаті коливань характеристик вихідної сировини і стану технологічного обладнання, а також при змінах величин завдання в замкнутих системах автоматичного регулювання (САР) виникають перехідні процеси, завдяки яким гранулометричний склад вихідних продуктів для подрібнення та класифікувальних агрегатів змінюється в широких межах. Ця обставина призводить до додаткових витрат корисного компоненту. Тривалість перехідних процесів залежить від того, наскільки точно поточний стан об’єкта управління (його статичні та динамічні характеристики) відповідає параметрам регулятора в ЗАР. Звідси випливає необхідність періодичного підлаштування параметрів регулятора, що найкращим чином здійснюється в адаптивних ЗАР. Запропоновано алгоритм перешкодозахищеності корекцій параметрів регулятора замкнутої системи авторегулювання, заснований на попередній ідентифікації статичних і динамічних характеристик об’єкту управління за параметрами, який почався в замкнутій САР перехідного процесу. Визначено межі його застосовності в умовах збагачувальної фабрики. Об’єкт. Розробка перешкодозахисного алгоритму адаптивного управління об’єктами зі змінними статичними та динамічними характеристиками на базі інформацій про величину контрольованого параметру і швидкості його зміни в початковій стадії перехідних процесів в замкнутій САР. Метод. Виконано аналіз існуючих підходів і методів оптимізації управління процесом збагачення руди для обґрунтування актуальності, цілей і завдань досліджень. Методами аналітичного конструювання та комп’ютерного моделювання виконано синтез та аналіз алгоритму адаптації для локальних САР процесів збагачення руди. Результати. Корекція параметрів ПІ-регулятора відповідно до запропонованого алгоритму значно скорочує час перехідного процесу в замкнутій САР. Корекцію доцільно здійснювати в момент часу, який визначається за умови і проводиться навіть в разі його оптимальної настройки. Ступінь поліномного уявлення фільтра повинна бути не нижче 2, тобто m≥2, при цьому фільтрація виявляється задовільною, якщо флуктуація спостережуваного вихідного сигналу за рахунок шуму не перевищує 25% його абсолютного значення. Висновки. Отримавши в роботі подальший розвиток теорія формування заданих параметрів перехідних процесів в замкнутих системах автоматичного управління об’єктами зі змінними статичними та динамічними характеристиками на базі інформації про величину контрольованого параметру і швидкості його зміни на початковій стадії цих процесів, дозволяє синтезувати адаптивні САР, в яких і при наявності впливів, що обурюють і перешкод в контрольованому сигналі величина неузгодженості в ході перехідного процесу досягає нульового значення за мінімальний час без зміни свого знаку.