干燥设备报道:喷雾干燥机模糊逻辑控制

  • 2021-07-19 11:11:18
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文章提出了一种基于的模糊逻辑控制实现方法,应用在喷雾干燥的控制中,有效地解决了喷雾千燥过程变化长时间滞后带来的控制振荡现象,比传统的控制算法有更优的控制性能。

一引言喷雾干燥机是一种高效多用途的干燥装置,它可以使各种溶液乳浊液悬浮液糊状液等物料经过高速离心或高压压力喷雾成极细的雾状,与经过加热后的热风接触,在很短的时间内将溶液含固物料干燥成为干粉或微细颗粒状产品。

由于喷雾干燥过程是一个十分复杂的动态过程,在干燥塔内,雾状液滴与热风的接触因溶液所含物料含固浓度进塔温度出塔温度热风的旋转方向等参数的不同,表现出不同的干燥效果。由于应用的多样性,使得喷雾干燥过程的精确数学模型难以通过数学的方法得到。

喷雾干燥机在不同的工况下通过调节干燥塔的出塔温度,可以比较准确地控制干燥成品的质量。出塔温度控制一般采用传统的调节方式,但在喷雾干燥过程中,液滴由进塔到出塔即在塔内的停留时间为15不等,调节方法对于这种变化的长时间纯延迟滞后系统,往往会造成控制输出的长时间的振荡,这给不同物料成品的质量控制带来困难。为使喷雾干燥机工作于*佳参数,并对不同的物料均能良好适应,使整个操作简单方便,本文提出一种模糊逻辑控制方法,对喷雾干燥机实施控制。

本系统以触摸控制屏为人机界面,对各项技术参数进行预设定,数据经处理后,通过编制好的程序对各模拟量进行运算处理,并对所有的动力设备进行控制,具有成本低,可靠性好,控制精度高,操作直观方便等特点。

在干燥塔内,被雾化的液滴雾群与经过加热后的热空气对流接触,使水分蒸发而干燥成为细粉。干燥后的成品粉末由塔锥底部进人旋风分离器进行气固分离,在旋风分离器的底部料仓获得干燥后的成品干燥粉末。从旋风分离器出来的尾气中还含有极少量的细粉,经过湿法除尘器洗涤,细粉末充分溶人洗涤水中,然后废气由引风机抽出排空。

为了达到控制产品质量的目的,一般要对进塔温度出塔温度塔内工作压力等重要参数进行实时准确地控制,即在保持进塔温度及塔内压力恒定的前提下,调节出塔的温度而达到控制产品的*终含水量等指标。而且当比较大时,模型的输出趋于发散。

控制系统的硬件构成为了实现对喷雾干燥系统的控制,考虑到操作的方便性和参数控制的准确性,本系统使用一作为人机界面,实现参数的输人流程显示数据显示设备运行监控等功能选用实现对各设备单元的启停联锁控制及等功能。触摸控制屏月转换器进塔加热调节信号既按钮开关数字量输人输出慕,控制信号图喷雾干燥机的控制硬件结构框图模糊逻辑控制器的设计控制算法存在的问题由于喷雾干燥的过程复杂而且多变,目前尚无比较准确的数学模型。

经过大量的实验和实际的运行情况,喷雾干燥的过程可以近似简化为传递函数如式式中,为纯延时滞后的时间,对于不同的物料,在工业过程中一般可以采用进行实时控制,可以使用不完全微分的PI算式积分分离的PI算式变速积分的PI算式及带死区算式等改进算法这些方法对于延迟时间固定的情况,一般能得到比较满意的输出。

但是由于喷雾干燥机适用于不同的物料时,其延迟时间各不相同,当使用具有纯滞后补偿的PI算法或达林算法设计并调整好系统,若此时改变物料的品种,系统会因被控对象模型的变化而使性能变差,甚至使系统不稳定。生产过程要求即使在被控对象的纯滞后时间和其他参数慢时变的情况下,系统应无振荡无超调无纹波。要达到这样的要求,可以使用预估器补偿算法或时滞无振荡自适应控制算法来满足这种要求但由于运算速度以及运算精度的局限,使这些算法在上难以保证时效性。

当喷雾干燥机只用于某一种物料的喷雾干燥时,延迟时间是固定的,通过调整PI的参数,可以达到较佳控制效果。而当物料的品种改变时,延迟时间也发生改变,这时就必须对PI参数进行重新整定,才能获得较好的控制效果,整定是要有一定的技艺,这显然影响了该设备的控制精度或操作方便性。模糊控制器的设计是为了实现理想的控制目标,在对喷雾干燥过程的控制中,采用二维的输入变量即使用误差和误差的变化率。

由于控制操作数为实型数据,所以在中划出一块存储空间用于存放控制表中的数据。实际实现时,为了节省存储空间,表格中采用整形数据,使用的变量空间为一只要按照上面的方法计算出误差和误差变化率的输人值,即可查表得出所需的控制输出值,然后再转化为实际的实型数据,即为实际上的输出值。如果输人变量不是查表值,则按照四舍五人的方法取*接近的值作为输出值。

开始推理程序模糊逻辑运算的规则采用*大一*小的方法进行合成运算,采用求交方法进行蕴含运算,并且采用加权平均的方法进行输出变量的清晰化计算。当延迟时间变化时,往往由于参数的再整定比较困难而影响了它的控制效果。模糊逻辑控制不完全依赖于系统的数学模型,而且当系统的模型发生改变或者参数发生慢时变时,系统的输出控制规律不受其影响,所以它适用于喷雾干燥机的温度控制。

对于不同的滞后时间,算法在不改变参数的条件下表现出不同的控制效果,随着滞后时间的加大,其控制效果变差,并可能变得不稳定而模糊算法控制效果基本保持不变,表现出良好的适应性。控制算法与模糊控制算法的输出响应比较滞后时间一时控制算法与模糊控制算法的输出响应比较。

由于喷雾干燥机工作过程的多样性,参数变化差异很大,所以不存在确定的数学模型,因此过程的控制难度增加。工业上一般采用PI算法对其纯滞后时间进行补偿,取得了一定的效果。但是控制方法参数调整十分复杂,若调整不当,容易引起不稳定而且一旦系统的参数发生飘移,必须重新整定控制参数。模糊逻辑控制算法不要求控制对象有精确的模型,而且对于纯滞后慢时变的系统也可以较好地控制。模糊控制算法应用在喷雾干燥机的控制中,取得比较满意的效果,对于喷雾干燥机的不同工况都能较好地适应。

本文提出的模糊控制器应用于喷雾干燥机,通过来实现,表现了良好的控制性能,满足了生产过程的实际要求。恒压供水专用变频器有个继电器输出,能够根据系统中水压的实际需要来控制水泵的运行预设种运行模式提供了专业的无塔供水解决方案,人们不再需要在居民住宅和商业大楼上建水塔载水箱。

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