隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和進步，企業(yè)對傳動系統(tǒng)調(diào)速性能及可靠性和設(shè)備自動控制性能的要求日益增加，由此，80年代末以來，國際上廣泛采用交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)替代原有直流調(diào)速和其它各種調(diào)速技術(shù)，在控制方面，新的智能控制理論迅速發(fā)展，其中模糊控制理論已趨于成熟，在許多領(lǐng)域顯現(xiàn)出替代常規(guī)PID控制的趨勢。我們將以上兩項新技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出變頻—模糊控制系統(tǒng)，并應(yīng)用于水泥廠的破碎和負荷自動控制上，取得了非常好的效果。
1　變頻技術(shù)簡介
　　1)交流異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為n=60f/p交流異步電動機的轉(zhuǎn)速為n=60f/p(l－s)其中：
　　f──電源頻率；
　　p──電機極對數(shù)；
　　s──電機轉(zhuǎn)差率。
　　由上式可見，交流電動機可通過改變電源頻率來實現(xiàn)無級調(diào)速。交流變頻調(diào)速具有機械特性較硬，調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高及功率因數(shù)高等一系列優(yōu)點，用時又易實現(xiàn)閉環(huán)控制。
　　2)變頻調(diào)速器一般采用恒磁通調(diào)速，電壓與頻率之比保持恒定，電動機運行后基頻(50Hz)以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在基頻以上為恒功率調(diào)速。
2　模糊邏輯控制簡介
　　模糊邏輯控制是目前最成功、最實用的智能控制方法。進入90年代已形成與傳統(tǒng)控制理論迥然不同的新型控制理論，成為自動控制領(lǐng)域的熱點技術(shù)之一。
　　模糊邏輯控制可以在難于或無法建立數(shù)學模型的場合，模擬人工控制思想，依經(jīng)驗對控制對象進行有效的控制。模糊邏輯控制器根據(jù)操作工人的經(jīng)驗，總結(jié)出一組“若……則……”的關(guān)系，然后經(jīng)過模糊邏輯推理，便可對設(shè)備進行操作，它無需數(shù)學模型(在復(fù)雜系統(tǒng)中數(shù)學模型往往難以建立)，使控制實現(xiàn)方式更加直接、迅速。
　　應(yīng)用模糊邏輯控制的基本過程如圖1。

圖1　模糊邏輯控制基本過程
3　變頻－模糊控制系統(tǒng)在破碎機上的應(yīng)用
3.1　破碎機
　　破碎機是用來進行原料加工的重型設(shè)備。原材料進廠后，經(jīng)過破碎工序使之成為符合工藝要求的粒度，供生產(chǎn)使用。通常企業(yè)在選用破碎機時都按照生產(chǎn)需要量選用留有一定裕度的規(guī)格，以確保生產(chǎn)的需要。生產(chǎn)中，板式或皮帶喂料機上原料大小及堆放極不規(guī)則，隨機性很大，難于用傳統(tǒng)自動控制方法實現(xiàn)閉環(huán)控制。在傳統(tǒng)的輸送過程中，由于缺乏靈活智能的控制裝置(包括人工控制和有級切換調(diào)速)，使破碎機經(jīng)常處在過負荷和欠負荷的情況下工作。
3.2　系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)
　　變頻—模糊控制系統(tǒng)是根據(jù)對破碎機負荷的實時監(jiān)測，調(diào)整喂料機的速度，以求對破碎機適量均衡喂料，達到保護設(shè)備、提高破碎機生產(chǎn)能力的目的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2　破碎機模糊控制示意
　　系統(tǒng)根據(jù)喂料機電機的功率采用不同的標準控制柜，柜內(nèi)裝有與電動機功率相適應(yīng)的三相交流變頻調(diào)速器，啟動、保護設(shè)備及其他相關(guān)儀表。破碎機電機電流經(jīng)過互感器接入控制柜，然后經(jīng)霍爾元件進入模糊邏輯控制器。控制器直接對變頻器進行邏輯控制。柜內(nèi)還有多個控制點，分別用于破碎機及系統(tǒng)連鎖保護。通過對控制器參數(shù)的修改設(shè)定，即可使破碎機負荷控制達到滿意的效果。基本配置見圖3。

圖3　破碎機模糊控制配置
4　系統(tǒng)應(yīng)用效果
　　系統(tǒng)應(yīng)用于徐州淮海水泥廠。該廠原有的兩套破碎設(shè)備是從羅馬尼亞引進的，設(shè)計產(chǎn)量為240t/h，破碎機主電機為400kW/6kV，板式喂料機電機22kW/380V，Δ/YY兩級自動切換調(diào)速。由于板式喂料機電機只能有限調(diào)節(jié)喂料速度，當大塊石料到達時仍在高速喂料，常引起主電機過載而跳閘。當石料少時，因板喂機速度有限，只能使破碎機較長時間輕載等待，因此效率不高，平均臺時產(chǎn)量最高時僅為180t/h。同時，板式喂料機電機的兩極調(diào)速電控裝置是通過改變喂料電機接法即電機極對數(shù)來實現(xiàn)的，這將導致設(shè)備工作時的頻繁切換，常常使電機發(fā)熱，以至燒毀電機。
　　根據(jù)該廠板式喂料機是交流電機拖動的特點，我們采用變頻—模糊控制系統(tǒng)，通過模糊控制器監(jiān)測破碎機電機負荷，改變變頻器的輸出頻率(頻率范圍為0～70Hz)，實現(xiàn)了板式喂料機更大范圍的無級調(diào)速。系統(tǒng)運行后，破碎機工作狀況大為改善。經(jīng)過長時間運行考驗，當破碎機的控制負荷設(shè)定在額定負荷的85%時，其產(chǎn)量可達到240t/h，比原來提高44%。采用新系統(tǒng)后，由于使用了無觸點軟起動的變頻調(diào)速，既保護了電機又提高了破碎能力，受到用戶歡迎。僅節(jié)電一項運行一年已節(jié)省33萬元。
　　此外，變頻模糊控制系統(tǒng)還應(yīng)用于山東煙臺三菱水泥廠、北京首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠等大型企業(yè)，均取得了理想的效果。