选矿过程自动化

1.作者专业——该书作者长期从事选矿自动化领域的教学与研究工作。

 

《选矿过程自动化》为矿物加工专业本科生和相关领域工程技术人员培养教材，结合自动化专业和矿物加工专业的相关知识，本书共十章，包括控制理论基础和模糊控制理论基础等相关内容，在此基础上对选矿厂破碎、磨矿分级、重磁浮、过滤脱水、烧结配矿等过程的自动控制方式进行了阐述。本书可供从事选矿研究的科技人员、生产企业的管理和技术人员以及一线工人参考，也适用于大专院校的教师和学生。

第1章经典控制理论基础

1.1自动控制概念/001

1.1.1自动控制系统的原理/001

1.1.2自动控制系统的要求/002

1.2自动控制系统的数学模型/002

1.2.1控制系统的时域数学模型/003

1.2.2控制系统的复数域数学模型/004

1.3控制系统分类/005

1.4非线性微分方程的线性化/006

1.5控制系统的结构图/007

1.5.1系统结构图的组成/007

1.5.2结构图的等效变换和简化/008

1.6控制系统的数学模型测定/009

1.6.1控制系统数学模型的测定方法/009

1.6.2被控对象常用数学模型/010

1.7线性系统的时域分析方法/012

1.7.1系统时间响应的性能指标/012

1.7.2一阶系统的时域分析/014

1.7.3常用控制方式/016

1.8执行部件特性/017

1.8.1气动执行机构的结构和原理/018

1.8.2调节机构/019

1.8.3气动执行器附件/023

1.8.4电动调节阀/025

课后习题/027

第2章模糊控制理论基础

2.1模糊控制系统的基本结构及控制原理/029

2.1.1模糊控制系统的基本结构/029

2.1.2模糊控制器的工作原理和基本结构/030

2.2模糊控制器的设计规则/031

2.2.1精确量的模糊化处理/031

2.2.2模糊规则设计/033

2.2.3模糊控制状态表/034

2.2.4模糊判决方法/034

2.2.5查询表的建立/034

课后习题/035

第3章破碎筛分过程控制系统

3.1破碎机控制系统简介/036

3.2破碎机给矿量控制/038

3.2.1给矿量恒定控制/038

3.2.2破碎机功耗控制系统/039

3.3破碎机排矿口控制/040

3.4破碎系统模糊控制/040

3.5破碎过程料位控制/041

3.5.1破碎机腔料位检测方法/041

3.5.2破碎机料位控制/042

3.6圆锥破碎机液压系统的控制/045

课后习题/046

第4章磨矿分级过程控制系统

4.1磨机给矿控制/048

4.2磨矿浓度控制/049

4.2.1磨机浓度的PID控制/049

4.2.2基于磨机噪声的磨矿浓度控制/051

4.3磨机负荷控制/051

4.3.1磨机负荷专家系统/052

4.3.2磨机负荷专家控制系统的设计/052

4.3.3智能控制器的设计/053

4.3.4专家控制规则/055

4.4磨机钢球补加控制/055

4.4.1磨机钢球填充率的检测/056

4.4.2磨机钢球补加控制/056

4.5分级机溢流浓度的控制/061

4.6水力旋流器的控制/063

4.6.1水力旋流器控制系统理论基础/064

4.6.2水力旋流器生产过程/065

4.6.3水力旋流器控制系统主要控制参数/065

4.6.4水力旋流器控制系统建模/066

4.7磨矿分级系统的优化控制/067

课后习题/069

第5章重力选矿过程控制系统

5.1跳汰选矿控制/070

5.1.1跳汰机的结构/071

5.1.2跳汰机的自动控制/073

5.2螺旋溜槽自动控制/080

5.3重介分选过程控制/081

5.3.1重介选煤控制过程分析/082

5.3.2重介选矿悬浮液密度控制/084

5.3.3煤泥含量的控制/089

5.4离心选矿过程控制/090

5.4.1卧式离心选矿机的工作原理/090

5.4.2卧式离心选矿机的控制/091

课后习题/093

第6章磁力选矿过程控制

6.1强磁选矿系统/095

6.2强磁选过程控制/095

课后习题/099

第7章电选控制系统

7.1摩擦电选控制系统/100

7.1.1摩擦电选系统结构/100

7.1.2风选机的控制/102

7.2电选机电源系统的控制/104

课后习题/106

第8章浮选过程控制

8.1浮选加药系统/108

8.2槽式浮选机的控制/109

8.2.1槽式浮选机控制系统/110

8.2.2加药量控制/111

8.2.3浮选槽液位控制/111

8.2.4浮选pH值控制/112

8.3浮选柱控制/113

8.3.1浮选柱的结构与原理/114

8.3.2浮选柱的操作参数/114

8.3.3浮选柱液位检测与控制系统/115

8.3.4充气量控制系统/118

8.3.5浮选柱泡沫层厚度检测控制系统/118

8.4基于图像处理的浮选泡沫分析/121

8.4.1浮选过程视觉监控的优点/121

8.4.2泡沫图像处理与视觉特征提取方法/123

8.4.3浮选泡沫图像表面视觉特点/126

8.4.4视觉感知与图像统计建模/128

课后习题/143

第9章过滤脱水过程控制

9.1水分检测/144

9.1.1微波水分检测/144

9.1.2红外水分检测/148

9.2过滤过程控制/151

9.2.1压滤机自动控制/151

9.2.2陶瓷过滤机自动控制/156

9.3离心脱水过程控制/163

9.3.1卧螺离心机工作原理/163

9.3.2离心机控制系统/165

9.4浓缩过程控制/168

9.4.1浓密机加药控制/169

9.4.2浓密机泥层高度模型/171

9.5干燥过程控制/172

9.5.1滚筒式干燥设备的控制/172

9.5.2微波干燥控制/174

课后习题/176

第10章烧结过程配矿控制

10.1配矿方案产生方式/178

10.2专家调整指导模块的确定/179

10.3预测模型的确定/180

10.3.1输出参数的选择和确定/180

10.3.2输入参数的选择和确定/181

10.3.3人工神经网络预测模型/181

10.4配矿调整专家系统的结构/183

10.4.1知识库的建立/183

10.4.2知识的表示/184

10.4.3知识库的组织/185

10.4.4知识库的管理/186

课后习题/186

参考文献

矿物加工工程专业是实践性非常强的工科专业，国家教育部大力提倡应用型人才培养，各高校积极开展卓越工程师培养计划、专业综合改革等本科教学工程建设，在此背景下，化学工业出版社会同贵州大学、武汉理工大学、华北理工大学、武汉科技大学、武汉工程大学、东北大学、昆明理工大学的专家教授，规划出版一套“应用型本科规划教材”。随着选矿行业的发展和国家节能降耗相关政策的实施，以往所采用的粗放式生产方式将不再适用，这就对选矿行业的技术进步和升级提出了更高的要求，选矿自动化、智能化控制逐渐成为关注的重点。针对选矿行业的技术发展趋势，本书重点放在自动控制理论在选矿领域的应用方面，部分章节会涉及少量在线检测技术。需要指出的是，本书所讲述的选矿控制理论以现在控制理论和模糊控制理论为主，这也体现了选矿控制理论与现代控制理论前沿的融合，在此基础上，本书还介绍了人工神经网络等理论在选矿领域中的应用，以此培养一批具有自动化相关知识的选矿领域技术人才。《选矿过程自动化》共10章，第1章介绍控制理论入门基础知识，由于篇幅有限，仅介绍了部分必需的基础知识，若要具备一定的自动控制理论基础还需要辅助相关书籍。第2章介绍了模糊控制理论基础，模糊控制技术已成为现代控制理论中的重要组成部分，在该章节中简要地介绍了模糊理论的概念和模糊控制规则及控制器的设计方法。第3章介绍了破碎筛分过程控制系统，从破碎系统中常见的给矿量、功耗、料位等参数着手，详细介绍了相关控制方法。第4章为磨矿分级过程控制系统，磨矿分级控制系统在选厂中占据重要位置，一直以来该部分的节能降耗智能控制技术是国内外研究人员研究的重点。在该章节中，除了磨矿过程中常规的浓度控制和给矿量控制以外，还介绍了磨机钢球补加和磨矿分级专家系统等方面的知识。第5～第7章分别介绍了重选、磁选和电选设备的自动控制；对跳汰、重介、离心、强磁和电选设备的自动控制方式进行了介绍。第8章主要介绍了浮选过程的在线检测和自动控制；浮选是选厂中极其重要的环节，本章节针对浮选过程的加药系统、浮选槽的控制和浮选柱的控制方法进行了详细阐述，同时，本章重点介绍了图像处理技术在浮选过程中的应用。第9章介绍了过滤脱水自动控制。该章针对矿物水分的检测方式和常用过滤设备的自动控制进行了讲述，如陶瓷过滤机和浓密池等装备的自动控制。第10章介绍了烧结过程配矿控制。作为传统选矿领域的延伸，烧结球团生产环节是较早使用人工神经网络和专家系统的领域，作为前沿技术应用的代表，选矿工程师们有必要了解相关知识。本书在编写过程中引用了大量文献资料，谨向各位作者、出版社致以诚挚的谢意。本书融合了多学科领域的相关知识，知识涉及面较为广泛，由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。编者2017年11月