УДК 62-5

РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ В СРЕДЕ MATLAB FUZZY LOGIC TOOLBOX ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ

Чернухин С.А.1, Абдрахманов А.А.2, Сафин Г.Г.3, Великанов В.С.4
1Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Носова, студент
2Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Носова, студент
3Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Носова, студент
4Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Носова, кандидат технических наук, доцент

Аннотация
Реализована возможность практического использования возможностей нечеткого моделирования в среде MATLAB для автоматизации работы щековой дробильной установки.

Ключевые слова: вращения, двигателя, дробилка, крупности, наполненности, нечеткая логика, пасти, управления


DEVELOPMENT OF FUZZY MODEL IN THE ENVIRONMENT OF MATLAB FUZZY LOGIC TOOLBOX FOR JAW CRUSHER CONTROL

Chernukhin S.A.1, Abdrahmanov A.A.2, Safin G.G.3, Velikanov V.S.4
1Nosov Magnitogorsk State Technical University, student
2Nosov Magnitogorsk State Technical University, student
3Nosov Magnitogorsk State Technical University, student
4Nosov Magnitogorsk State Technical University, PhD

Abstract
The possibility of practical use of fuzzy modeling capabilities in MATLAB environment for automation of the jaw crusher.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Чернухин С.А., Абдрахманов А.А., Сафин Г.Г., Великанов В.С. Разработка нечеткой модели в среде MATLAB Fuzzy Logic Toolbox для управления щековой дробилки // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/12/76287 (дата обращения: 29.09.2017).

В горной промышленности для достижения высоких экономических показателей, улучшения условия труда и повышения производительности внедряют различные виды автоматизации технологических процессов.[1]

Теория автоматического управления и ее современные приложения предлагают все новые и новые теоретические возможности совершенствования автоматических систем регулирования и управления, в том числе, использование моделей технологического объекта управления в составе автоматической системы управления технологическим процессом, методов нейро-нечеткого управления и др.[2, 3, 4]

Нечеткая логика позволяет обрабатывать неопределенные условия и ситуации, используя ассоциативные понятия человека – лингвистические термины. Нечеткая логика основывается на ряде правил, в которых условия сформированы терминами нечетких лингвистических переменных, соответствующие численным значениям входной переменной системы нечеткого вывода.[2, 4]

Применение нечетких логических систем в различных отраслях промышленности является высокоэффективным направлением развития современных предприятий, при этом, не заменяя обычной техники управления, а дополняя ее методологией реализации стратегий многосвязного управления.[3, 4, 5, 6]

В процессе обогащения ПИ дробление является трудоемким процессом, который требует большого расхода энергии и способствует быстрым износу деталей машин. Поэтому является целесообразным внедрение нечеткой логики в процесс дробления горной породы для уменьшения расхода энергии, улучшения условий труда и, тем самым, улучшения экономических показателей. [7, 8]

Нами разработана математическая модель на основе теории нечетких множеств (ТНМ) по регулированию скорости вращения двигателя в зависимости от параметров уровня наполненности пасти дробилки и класса крупности кусков руды.

Разработка системы производилась в математической системе MATLAB с использованием Fuzzy Logic Toolbox (пакет нечеткой логики). Модель (рисунок 1) содержит 2 входных лингвистических переменных: уровень наполненности пасти дробилки и класс крупности кусков руды, базу логических правил и одну выходную лингвистическую переменную – скорость вращения двигателя пластинчатого питателя.

Данные входные переменные выбраны для реализации всего потенциала дробильной установки и экономии электроэнергии. Регулирование скорости вращения двигателя пластинчатого питателя позволяет поддерживать необходимый уровень наполненности пасти дробильной установки. Это, в свою очередь, позволяет выгодно использовать дробильную установку.


Рисунок 1 – Модель нечеткой логики управления щековой дробилки

Для поддержания уровня наполненности пасти дробилки были написаны правила нечеткой логики (табл.1), где наполненность подразделяется на 3 уровня: высокий, средний, низкий. Крупность на 3 класса: первый, второй, третий. Скорость вращения двигателя на 5 различных позиций: низкая, ниже средней, средняя, выше средней, высокая. Правила были сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Правила для создания нечеткой логики

№ правила

Входные лингвистические переменные

Выходная переменная

R

Уровень наполненности пасти дробилки

Класс крупности кусков породы

Скорость вращения двигателя пластинчатого питателя

Высокий

Средняя

Средний

Выше средней

Низкий

Высокая

Высокий

Ниже средней

Средний

Средняя

Низкий

Выше средней

Высокий

Низкая

Средний

Ниже средней

Низкий

Выше средней

Таблица 2 – Параметры входных переменных

Входная переменная

Лингвистическая переменная

Числовая переменная

Класс крупности:

Первый

от 50 до 360мм

Второй

от 340 до 720мм

Третий

от 700 до 1100мм

Уровень наполненности пасти дробилки

Низкий

от 200 до 1400

Средний

от 1400 до 2800

Высокий

от 2800 до 4500мм

В результате была получена система (рис. 2) нечеткого управления щековой дробилки ЩДП-15×21

Рисунок 2 – Система нечеткого управления

Смоделирован вариант (рис.2), при котором класс крупности куска породы – 575мм и уровень наполненности пасти –2350мм. В этом случае, принадлежности термов на основе обычных исходных данных для первой входной лингвистической переменной приводит к значению 506мм для терма «средняя», а второй лингвистической переменной приводит к значению истинности 2460мм для терма «2й». Выходная переменная в этом случае будет равна терму «средняя» 950 об/мин.

В результате был получен трехмерный график, на котором видна зависимость скорости вращения двигателя пластинчатого питателя от класса крупности породы и уровня наполненности пасти дробилки (рис.3)


Рисунок 3- Трехмерная модель нечеткого управления дробильной установкой

На основе полученных результатов проанализированы режимы работы дробильной установки и выбраны оптимальные режимы, которые способствуют экономии электроэнергии, повышению эффективности дробления и улучшению условий труда.


Библиографический список
  1. Автоматизация процесса двухстадийного дробления // http://www.promserv.ru/ URL: http://www.promserv.ru/information/103 (дата обращения: 14.12.2016).
  2. Новиков С.И., Шахнович В.Р., Сафронов А.В. Методы нечеткой логики в задачах автоматизации тепловых процессов электростанций // Вестник ИГЭУ. – 2010. – №4. – С. 72-75.
  3. Великанов В. С., Сафин Г. Г., Абдрахманов А. А., Шабанов А. А., Махмудова С. Н., Абдуллин Р. А., Тугузов А. С. Разработка нечеткой модели в среде Matlab fuzzy logic toolbox для оценки условий труда на рабочих местах работников горной промышленности // Современные наукоемкие технологии. 2015. №2 С.19-24.
  4. Великанов В.С., Исмагилов К.В., Шарипов Р.Х. Оценка факторов влияющих на эффективность функционирования горных машин и комплексов с использованием среды MATLAB FUZZY LOGIC TOOLBOX // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности сборник докладов ХI международной научно-технической конференции Чтения памяти В.Р. Кубачека. – Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2013.  – С. 315-318.
  5. Абдрахманов А.А., Сафин Г.Г., Габитов И.А., Титанов А.В., Чернухин С.А., Великанов В.С. Квалификация персонала как инструмент в повышении эффективности эксплуатации карьерных экскаваторов // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 12-2. –С. 193-198; URL: https://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=35236 (дата обращения: 14.12.2016).
  6. Вильданов Р.Г., Исхаков Р.Р. Способ обработки дефектоскопической информации на основе нейронных сетей. // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвузовский сборник научных трудов / Под ред.: В.А. Шабанова и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2014. – С. 187-188.
  7. Чернухин С. А., Абдуллин Р. А., Абдрахманов А. А., Сафин Г. Г. Обзор конструкций и область применения дробилок // Молодой ученый . – 2015. – №22 (102) . – С. 202-206.
  8. Гришин И.А., Исмагилов К.В., Великанов В.С. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по курсам: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК», «ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК». – Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова , 2015. – 68 с.


Все статьи автора «Абдрахманов Азат Ахтямович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: