Sensitivity problems of the coal flotation process control system
 
 
 
More details
Hide details
1
Silesian University of Technology; Faculty of Mining and Geology, Gliwice; Poland
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2018;34(4):83–96
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Control of the technological processes of coal enrichment takes place in the presence of wide disturbances. Thus, one of the basic tasks of the coal enrichment process control systems is the stabilization of coal quality parameters at a preset level. An important problem is the choice of the controller which is robust for a variety of disturbances. The tuning of the controller parameters is no less important in the control process . Many methods of tuning the controller use the dynamic characteristics of the controlled process (dynamic model of the controlled object). Based on many studies it was found that the dynamics of many processes of coal enrichment can be represented by a dynamic model with properties of the inertial element with a time delay. The identification of object parameters (including the time constant) in industrial conditions is usually performed during normal operation (with the influence of disturbances) from this reason, determined parameters of the dynamic model may differ from the parameters of the actual process. The control system with controller parameters tuned on the basis of such a model may not satisfy the assumed control quality requirements. In the paper, the analysis of the influence of changes in object model parameters in the course of the controlled value has been carried out. Research on the controller settings calculated according to parameters T and τ were carried out on objects with other parameter values. In the studies, a sensitivity analysis method was used. The sensitivity analysis for the three methods of tuning the PI controller for the coal enrichment processes control systems characterized by dynamic properties of the inertial element with time delay has been presented. Considerations are performed at various parameters of the object on the basis of the response of the control system for a constant value of set point. The assessment of considered tuning methods based on selected indices of control quality have been implemented.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Zagadnienia wrażliwości układu regulacji procesu flotacji węgla
wzbogacanie węgla, dynamika obiektu, wrażliwość układu regulacji
Sterowanie procesów technologicznych wzbogacania węgla odbywa się w obecności licznych zakłóceń. Zatem jednym z podstawowych zadań układów regulacji procesów wzbogacania węgla jest stabilizacja parametrów jakościowych na zadanym poziomie. Istotnym problemem jest wybór regulatora odpornego na różnorodne zakłócenia. Niemniej ważnym zagadnieniem w regulacji procesu jest dobór nastaw regulatora. W wielu metodach doboru nastaw regulatora wykorzystuje się charakterystyki dynamiczne sterowanego procesu (model dynamiczny obiektu sterowania). Na podstawie badań stwierdzono, że dynamika wielu procesów wzbogacania węgla może być przedstawiona za pomocą modelu o właściwościach elementu inercyjnego z opóźnieniem czasowym. Identyfikacja parametrów obiektu (w tym stałej czasowej) w warunkach przemysłowych realizowana jest zwykle w trakcie normalnej eksploatacji (z oddziaływaniem zakłóceń), tym samym wyznaczone parametry modelu dynamicznego mogą się różnić od wartości rzeczywistych procesu. Układ regulacji z nastawami regulatora dobranymi na podstawie takiego modelu może nie spełniać założonych wymagań jakości regulacji. W artykule przeprowadzono analizę wpływu zmian parametrów modelu obiektu na przebieg wielkości regulowanej. Dla nastaw regulatora wyznaczonych według parametrów T i τ przeprowadzono badania na obiekcie o parametrach różniących się w pewnym zakresie. W badaniach zastosowano analizę wrażliwości. Przedstawiono analizę wrażliwości dla trzech metod doboru nastaw regulatora PI układów regulacji procesów wzbogacania węgla charakteryzujących się właściwościami dynamicznymi obiektu inercyjnego z opóźnieniem. Rozważania przeprowadzono dla różnych parametrów obiektu, na podstawie odpowiedzi układu regulacji dla stałej wartości wielkości zadanej. W podsumowaniu dokonano oceny rozpatrywanych metod doboru w odniesieniu do wybranych wskaźników jakości regulacji.
 
REFERENCES (10)
1.
Cierpisz, S. 2003. Control systems for the production of coal blends with regulated flow of one component (Układy sterowania procesem produkcji mieszanek węgla z regulowanym przepływem jednego składnika). Materiały Konferencyjne IX Konferencji Automatyzacji Procesów Przeróbki Kopalin, Szczyrk, 4–6 czerwiec, pp. 49–60 (in Polish).
 
2.
Cierpisz S. 2012. Control of coal separation process in JIGS (Automatyczna regulacja procesu wzbogacania w osadzarkach). Monograph No. 403, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej (in Polish).
 
3.
Cierpisz, S. and Kaula, R. 2013. Selection of controller parameters for an inertial object with a delay on the example of a pulsator jig (Dobór parametrów regulatora dla obiektu inercyjnego z opóźnieniem na przykładzie osadzarki pulsacyjnej). Materiały Konferencyjne Konferencji „Nowoczesne rozwiązania z zakresu procesów technologicznych przeróbki węgla”. Instytut Technik Innowacyjnych EMAG, Zakopane, 21–22 May (in Polish).
 
4.
Joostberens, J. 2011. Dynamical models of coal flotation determined with the use of the instrumental variable method (Modele dynamiczne procesu flotacji węgla wyznaczone przy użyciu metody zmiennej instrumentalnej). Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa No. 12, pp. 34–37 (in Polish).
 
5.
Kalinowski, K. 1991. Control of the coal flotation process (Sterowanie procesu flotacji węgla). Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej (in Polish).
 
6.
Kalinowski, K. and Kaula, R. 2000. Dynamics of changes in ash content in tailings at experiments research of coal flotation (Dynamika zmian zawartości popiołu w odpadach w badaniach eksperymentalnych flotacji węgla). Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa No. 1, pp. 35–40 (in Polish).
 
7.
Kaula, R. 2015. PI controller tuning in control systems of the coal enrichment processes (Dobór nastaw regulatora PI w układach regulacji procesów wzbogacania węgla). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management Vol. 31, No. 1, pp. 141–154 (in Polish).
 
8.
O’Dwyer, A. 2003. Handbook of PI and PID controller tuning rules. Imperial College Press, London.
 
9.
Ziegler, J. and Nichols, N. 1942. Optimum settings for automatic controllers, Trans. ASME Vol. 64, pp. 759–768.
 
10.
PN-88/ M-42000 – Automation and industrial measurements. Terminology (Automatyka i pomiary przemysłowe. Terminologia) (in Polish).
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953