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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)與狀態(tài)同步識(shí)別系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品將定量的多參數(shù)檢測(cè)和定性的狀態(tài)判別有機(jī)結(jié)合在一起，采用特征頻譜自動(dòng)分段識(shí)別的頻段劃分方法，提取與磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)相關(guān)的振動(dòng)，振聲特征信息變量，并與信號(hào)時(shí)域特征相融合可以改善球磨機(jī)負(fù)荷與磨礦過程生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，能源消耗等重要指標(biāo)并基于matlab web server設(shè)計(jì)開發(fā)了球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)與狀態(tài)同步識(shí)別系統(tǒng)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品以冶金行業(yè)濕式鋼球球磨機(jī)為研究對(duì)象，由于球磨機(jī)系統(tǒng)本身的復(fù)雜特性，無法直接采用機(jī)理建模方法實(shí)現(xiàn)磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)識(shí)別及其磨機(jī)內(nèi)部負(fù)荷參數(shù)的測(cè)量。因此，整個(gè)課題的實(shí)驗(yàn)主要包括數(shù)據(jù)采集和時(shí)域?yàn)V波、時(shí)頻轉(zhuǎn)換、特征提取、特征選擇、軟測(cè)量模型等部分組成。其中，模型的輸入為振動(dòng)信號(hào)、振聲信號(hào)、電流信號(hào)，輸出為待估的磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)和負(fù)荷參數(shù)，包括料球比、礦漿濃度、充填率。首先，初期測(cè)量方案獲取球磨機(jī)筒體振動(dòng)/振聲信號(hào)。其次，結(jié)合磨礦機(jī)理，分析磨機(jī)筒體振動(dòng)信號(hào)、振聲信號(hào)產(chǎn)生原理，探討磨機(jī)負(fù)荷與磨機(jī)筒體振動(dòng)信號(hào)、振聲信號(hào)的關(guān)系，完成筒體振動(dòng)、振聲信號(hào)快速頻譜變換；再次，結(jié)合研磨特性、振動(dòng)及振聲信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和全譜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化，并進(jìn)行頻譜自動(dòng)分段識(shí)別和特征提取。最后建融合時(shí)域特征和頻段譜特征多源信息，同步建立濕磨球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)RVM模型和磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)判別式PLS模型，并根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)球磨機(jī)負(fù)荷的測(cè)量的試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。利用matlab web server設(shè)計(jì)開發(fā)了球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)與狀態(tài)同步識(shí)別系統(tǒng)。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開發(fā)了一種融合筒體振動(dòng)及振聲頻譜特征和電流時(shí)域特征，能夠同步輸出磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)和參數(shù)的綜合判別系統(tǒng)。 基本思路： （1）筒體振動(dòng)、振聲和電流數(shù)據(jù)采集 （2）頻段識(shí)別和特征提取 （3）磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)軟測(cè)量與狀態(tài)識(shí)別 （4）基于Matlab Web server的同步識(shí)別系統(tǒng)開發(fā) 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）基于iPLS的特征提取 （2）多參數(shù)RVM信息融合軟測(cè)量 （3）PLSDA磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)判別方法 技術(shù)關(guān)鍵： 高維頻譜頻段劃分 技術(shù)指標(biāo)： 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和識(shí)別的正確率
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前現(xiàn)有的磨機(jī)負(fù)荷或側(cè)重參數(shù)的定量檢測(cè)，或側(cè)重操作狀態(tài)識(shí)別，很少同步輸出磨機(jī)負(fù)荷的定量和定性信息[1]。本作品針對(duì)傳統(tǒng)磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)方法存在的測(cè)量精度及靈敏度低、性能不穩(wěn)定等缺陷，基于無線傳感技術(shù)實(shí)時(shí)采集筒體振動(dòng)、振聲和電流信號(hào)，提出能夠自動(dòng)識(shí)別球磨機(jī)內(nèi)部操作狀態(tài)判別和預(yù)報(bào)磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)方法?；趍atlab web server設(shè)計(jì)開發(fā)了球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)與狀態(tài)同步識(shí)別系統(tǒng)。本作品將定量的多參數(shù)檢測(cè)和定性的狀態(tài)判別有機(jī)結(jié)合在一起，有效減少了飽磨、堵磨現(xiàn)象的發(fā)生，保證了系統(tǒng)的安全性，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)球磨機(jī)運(yùn)行和優(yōu)化控制策略的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 湯健,趙立杰,岳恒,柴天佑. 磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)方法研究綜述[J]. 控制工程, 2010, 17(5 ):565-570
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 教育部科技查新結(jié)果： 本課題所涉及查新點(diǎn)，即“基于頻譜特征的關(guān)聯(lián)向量機(jī)RVM球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)檢測(cè)軟測(cè)量模型，判別式PLSDA建立球磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)識(shí)別模型，球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)和操作狀態(tài)的同步輸出”，在國(guó)內(nèi)未見相同文獻(xiàn)報(bào)道。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面談
作品可展示的形式
- 模型；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- “基于matlab web server的遠(yuǎn)程負(fù)荷參數(shù)和狀態(tài)綜合識(shí)別系統(tǒng)”適用于選礦廠磨礦過程濕式球磨機(jī)。該作品功能包括數(shù)據(jù)采集、時(shí)頻變換、特征提取、參數(shù)建模和預(yù)報(bào)、狀態(tài)分類和識(shí)別等功能。 該作品已經(jīng)通過仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，目前正在從實(shí)驗(yàn)室階段向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)推廣。由于本作品可提供有關(guān)球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)定性和定量信息，對(duì)高耗能磨機(jī)優(yōu)化控制和節(jié)能降耗有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，具有廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)方法多采用獨(dú)立方式處理各個(gè)傳感器的采集信息，基于單一的振動(dòng)、振聲或電流信號(hào)間接判斷球磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。由于球磨機(jī)運(yùn)行過程具有機(jī)理復(fù)雜、干擾大等綜合復(fù)雜特性，基于單一信號(hào)的磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)方法在只能在某一范圍內(nèi)較準(zhǔn)確的反映球磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)，具有一定的局限性，忽略了各傳感器之間信息的互補(bǔ)性，測(cè)量準(zhǔn)確度、靈敏度和穩(wěn)定性難以保障。如振聲法受磨機(jī)本身特性和干擾信號(hào)的影響大，通用性差；電流法檢測(cè)信號(hào)靈敏度低，且存在極值點(diǎn)，難以判斷負(fù)荷的變化方向，研磨介質(zhì)損耗、物料自身特性等因素對(duì)磨機(jī)電流的影響非常顯著；振動(dòng)法多以軸承信號(hào)為主，而軸承信號(hào)經(jīng)磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的削減和干擾后，靈敏度降低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，濕式球磨機(jī)負(fù)荷一般依據(jù)操作員經(jīng)驗(yàn)，通過振聲、振動(dòng)或功率等間接方法判斷磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)。結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)、規(guī)則推理和統(tǒng)計(jì)過程控制及融合多源信號(hào)的磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)方法克服了人工操作的主觀性和隨意性，但不能定量檢測(cè)磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)，制約著磨礦過程的優(yōu)化控制和節(jié)能降耗。Y.G.Zeng指出振動(dòng)信號(hào)的特征頻段與磨機(jī)操作參數(shù)強(qiáng)相關(guān)，并且振聲信號(hào)比軸承振動(dòng)信號(hào)包含更多的磨機(jī)操作參數(shù)信息，但其研究涉及的磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)僅有礦漿濃度。 國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)磨機(jī)負(fù)荷的檢測(cè)已有一定的研究成果，尤其是在干式球磨機(jī)和自磨機(jī)/半自磨機(jī)領(lǐng)域取得了進(jìn)展。然而，對(duì)濕式球磨機(jī)的負(fù)荷參數(shù)，如礦漿濃度、料球比、充填率，與筒體振動(dòng)信號(hào)、振聲信號(hào)和電流等其他信號(hào)間的定性和定量關(guān)系還沒有系統(tǒng)的研究結(jié)果。 本文采用特征頻譜自動(dòng)分段識(shí)別的頻段劃分方法，提取與磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)相關(guān)的振動(dòng)，振聲特征信息變量，并與信號(hào)時(shí)域特征相融合可以改善球磨機(jī)負(fù)荷與磨礦過程生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，能源消耗等重要指標(biāo)。另外采用基于頻譜特征的關(guān)聯(lián)向量機(jī)RVM球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)檢測(cè)軟測(cè)量模型，判別式PLSDA建立球磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)識(shí)別模型，同步識(shí)別球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)和操作狀態(tài)輸出可以提高基于單一振動(dòng)，振聲，電流信號(hào)磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)方法中存在的可靠性，精度低等問題，而在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中，有關(guān)于球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)測(cè)量及檢測(cè)的研究，有關(guān)于關(guān)聯(lián)向量機(jī)RVM技術(shù)方法的應(yīng)用，但本課題所涉及查新點(diǎn)，即“基于頻譜特征的關(guān)聯(lián)向量機(jī)RVM球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)檢測(cè)軟測(cè)量模型，判別式PLSDA建立球磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)識(shí)別模型，球磨機(jī)負(fù)荷參數(shù)和操作狀態(tài)的同步輸出”，在國(guó)內(nèi)未見相同文獻(xiàn)報(bào)道。因此，本作品具有一定的創(chuàng)新性和先進(jìn)性。
