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JP7611669B2 - Crushing load control device and method for crusher - Google Patents
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Description

本発明は、岩石や鉱石などの破砕に利用される旋動式破砕機及び衝撃式破砕機、並びに廃棄物等の破砕に利用される一軸せん断式破砕機などの破砕機の破砕負荷制御装置及び方法に関する。 The present invention relates to a crushing load control device and method for crushers such as gyratory crushers and impact crushers used to crush rocks, ores, etc., and uniaxial shear crushers used to crush waste, etc.

従来から、円錐筒状のコンケーブとその内側に配置された円錐台状のマントルとの間に破砕室が形成され、原料ホッパから破砕室に供給された原石(被破砕物)をコンケーブとマントルとの間に噛み込んで圧砕するように構成された旋動式破砕機が知られている。マントルは、電動モータによって偏心旋回運動するように駆動される。コンケーブとマントルの二つの破砕面の間隙は周期的に変化し、その間隙の最も狭い位置における出口セット(開き)の寸法(クローズドセット)によって、破砕物の粒度が定まる。旋動式破砕機は、出口セット量を変更する方式によって油圧式と機械式とに種別される。油圧式は、位置固定されたコンケーブに対しマントルを昇降する油圧シリンダを備える。機械式は、マントルに対しコンケーブを昇降する電動モータを備える。 Conventionally, there has been known a rotating crusher configured such that a crushing chamber is formed between a conical cylindrical concave and a truncated cone-shaped mantle placed inside the cone, and the raw ore (material to be crushed) supplied to the crushing chamber from a raw material hopper is pinched between the concave and the mantle to be crushed. The mantle is driven to rotate eccentrically by an electric motor. The gap between the two crushing surfaces of the concave and the mantle changes periodically, and the size of the crushed material is determined by the size of the outlet set (opening) at the narrowest position of the gap (closed set). Rotating crushers are classified into hydraulic and mechanical types according to the method of changing the outlet set amount. Hydraulic types are equipped with a hydraulic cylinder that raises and lowers the mantle relative to the concave, which is fixed in position. Mechanical types are equipped with an electric motor that raises and lowers the concave relative to the mantle.

上記のような旋動式破砕機を安定的、効率的に運転するためには、破砕室内の原石を満量状態(チョークフィード状態)で運転する必要がある。原石が破砕室を通過する時間は、原石粒度、原石水分などの原石の性状によって変動する。そのため、原石の定量供給では、チョークフィード状態を継続的に得ることはできない。このような課題に対し、例えば、特許文献1では、チョークフィード状態を維持するために、レベルスイッチで検出されるホッパの原石のレベル量が一定に保持されるように、原石の供給量を調整することが開示されている。 In order to operate the above-mentioned gyratory crusher stably and efficiently, it is necessary to operate it with the raw ore in the crushing chamber full (choke feed state). The time it takes for the raw ore to pass through the crushing chamber varies depending on the properties of the raw ore, such as the grain size of the raw ore and the moisture content of the raw ore. Therefore, a choke feed state cannot be continuously obtained by supplying a fixed amount of raw ore. To address this issue, for example, Patent Document 1 discloses a method of adjusting the amount of raw ore supplied so that the level of the raw ore in the hopper detected by a level switch is kept constant in order to maintain the choke feed state.

旋動式破砕機では、チョークフィード状態が維持されていても、原石の性状や水分量などの変動によって負荷が変動することがある。また、旋動式破砕機では、異物の噛み込みや原石のパッキング現象などによって、オーバーロードとなることがある。このような課題に対し、例えば、特許文献2では、油圧シリンダの油圧圧力及び電動モータの電流値に基づいて負荷の大小を判定し、判定結果に基づいて出口セット量の調整を行うことが開示されている。ここで、出口セット量の検出値が目標値に到達するまで、油圧シリンダへの所定時間の注油(又は、排油)を反復するオンオフ制御が行われる。 In a gyratory crusher, even if the choke feed state is maintained, the load may fluctuate due to fluctuations in the properties and moisture content of the raw material. In addition, in a gyratory crusher, overload may occur due to the inclusion of foreign matter or packing of the raw material. To address this issue, for example, Patent Document 2 discloses that the load is determined based on the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder and the current value of the electric motor, and the outlet set amount is adjusted based on the determination result. Here, on-off control is performed to repeatedly supply (or drain) oil to the hydraulic cylinder for a predetermined time until the detected value of the outlet set amount reaches the target value.

特開平10-272375号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-272375 特開昭55-5718号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-5718

本願の発明者らは、旋動式破砕機を自動運転するにあたり、旋動式破砕機の出口セット量と原石の供給量との少なくとも一方を、オンオフ制御ではなく、フィードバック制御を用いて制御することを検討している。より詳細には、電動モータの電流値又は油圧シリンダの油圧値を負荷指標とし、或る操作量の応答として得られた負荷指標の測定値と目標値との偏差から制御アルゴリズムを利用して新たな操作量を求めることによって、負荷指標が所定の定常範囲に収まるように制御しようとしている。 The inventors of the present application are considering controlling at least one of the outlet set amount of the gyratory crusher and the supply amount of raw ore using feedback control rather than on-off control when automatically operating a gyratory crusher. More specifically, they are considering controlling the load index to fall within a predetermined steady-state range by using the electric motor current value or the hydraulic pressure value of the hydraulic cylinder as the load index, and using a control algorithm to find a new operation amount from the deviation between the measured value of the load index obtained as a response to a certain operation amount and the target value.

しかし、旋動式破砕機は投入原石の性状(硬度や水分含有量等)にばらつきがあることから、応答感度が最大で10倍程度増減して、フィードバック制御を行う場合の制御パラメータの適性値が変動する。そのため、旋動式破砕機の制御対象について制御パラメータを固定してフィードバック制御を行うと、ハンチング等の不安定現象が生じたり、目標値までの追従に時間を要したりするなどの課題が生じる。 However, because the properties of the raw ore fed into a gyratory crusher (hardness, moisture content, etc.) vary, the response sensitivity can increase or decrease by up to about 10 times, causing the appropriate values of the control parameters to fluctuate when feedback control is performed. For this reason, if feedback control is performed by fixing the control parameters for the controlled object of a gyratory crusher, issues such as unstable phenomena such as hunting can occur, and it can take a long time to track to the target value can arise.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、破砕機の安定的な運転の継続を実現するために、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化及び省力化を実現する破砕機の破砕負荷制御装置及び方法を提案することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to propose a crushing load control device and method for a crusher that shortens the work time and saves labor required for adjusting control parameters in order to ensure stable and continuous operation of the crusher.

本発明の一態様に係る破砕機の破砕負荷制御装置は、
前記破砕機の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得する負荷応答取得部と、
前記未処理負荷応答を前処理して負荷応答とする前処理部と、
前記負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいて新たな指令値を生成するフィードバック制御部と、
前記負荷応答に基づいて前記フィードバック制御部の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部とを、備え、
前記前処理部が、前記未処理負荷応答に含まれる前記破砕機に固有の破砕振動を減衰させる定常特性抽出フィルタを有することを特徴としている。
A crushing load control device for a crusher according to one aspect of the present invention includes:
a load response acquisition unit that acquires a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control object of the crusher as an unprocessed load response;
a pre-processing unit for pre-processing the unprocessed load response into a load response;
a feedback control unit that generates a new command value based on a deviation between the load response and a predetermined load target value;
a control parameter adjustment unit that adjusts a control parameter of the feedback control unit based on the load response;
The pre-processing unit is characterized by having a steady-state characteristic extraction filter that attenuates crushing vibration inherent to the crusher and contained in the unprocessed load response.

上記構成の破砕機の破砕負荷制御装置によれば、フィードバック制御部及び制御パラメータ調整部に入力される負荷応答は、前処理部によりなされた処理に支配される。つまり、前処理によって破砕振動の影響が除かれた負荷応答を破砕機の負荷応答特性と見做すことができる。前処理部のフィルタ特性は任意に設計可能であるから、このフィルタ特性に対応して制御パラメータ調整部を設計することができる。これにより、制御パラメータ調整部を用いて理論的にフィードバック制御部の制御パラメータの自動的な調整を行うことができるので、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化及び省力化を実現することができ、また、制御パラメータの調整の要否の判断の精度を向上させることができる。ひいては、破砕機の安定的な運転の継続に寄与することができる。 According to the crushing load control device of the crusher having the above configuration, the load response input to the feedback control unit and the control parameter adjustment unit is governed by the processing performed by the pre-processing unit. In other words, the load response from which the influence of the crushing vibration has been removed by the pre-processing can be regarded as the load response characteristic of the crusher. Since the filter characteristics of the pre-processing unit can be designed arbitrarily, the control parameter adjustment unit can be designed corresponding to this filter characteristic. As a result, the control parameters of the feedback control unit can be theoretically automatically adjusted using the control parameter adjustment unit, so that the work time required for adjusting the control parameters can be shortened and labor saving can be achieved, and the accuracy of the judgment of whether or not the control parameters need to be adjusted can be improved. This can ultimately contribute to the continued stable operation of the crusher.

また、本発明の一態様に係る破砕機の破砕負荷制御方法は、
破砕機の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得するステップと、
前記未処理負荷応答を前処理するステップと、
前記未処理負荷応答を前記前処理して得られた負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいてフィードバック制御器を用いて新たな指令値を生成するステップと、
前記負荷応答に基づいて前記フィードバック制御器の制御パラメータを調整するステップとを、含み、
前記前処理するステップが、前記未処理負荷応答に含まれる前記破砕機に固有の破砕振動を減衰させて前記未処理負荷応答から定常特性を抽出することを含むことを特徴としている。
Further, a crushing load control method for a crusher according to one aspect of the present invention includes:
A step of acquiring a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control object of the crusher as an unprocessed load response;
pre-processing the raw load responses;
generating a new command value using a feedback controller based on a deviation between a load response obtained by pre-processing the raw load response and a predetermined load target value;
and adjusting a control parameter of the feedback controller based on the load response.
The pre-processing step includes extracting steady-state characteristics from the raw load response by damping crushing vibrations inherent to the crusher and contained in the raw load response.

上記の破砕機の破砕負荷制御方法によれば、新たな指令値を生成するステップ及び制御パラメータを調整するステップで利用される負荷応答は、前処理に支配される。つまり、前処理によって破砕振動の影響が除かれた負荷応答を破砕機の負荷応答特性と見做すことができる。前処理において未処理負荷応答から定常特性を抽出する処理の内容は任意に設計可能であるから、前処理に対応して制御パラメータを調整するための処理を設計することができる。これにより、理論的にフィードバック制御器の制御パラメータの自動的な調整を行うことができるので、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化及び省力化を実現することができ、また、制御パラメータの調整の要否の判断の精度を向上させることができる。ひいては、破砕機の安定的な運転の継続に寄与することができる。 According to the above-mentioned crushing load control method for a crusher, the load response used in the step of generating a new command value and the step of adjusting the control parameters is governed by the preprocessing. In other words, the load response from which the influence of the crushing vibration has been removed by the preprocessing can be regarded as the load response characteristic of the crusher. Since the contents of the process for extracting the steady-state characteristics from the unprocessed load response in the preprocessing can be designed arbitrarily, a process for adjusting the control parameters corresponding to the preprocessing can be designed. This allows the control parameters of the feedback controller to be automatically adjusted in theory, thereby shortening the work time and saving the labor required for adjusting the control parameters, and improving the accuracy of the judgment of whether or not the control parameters need to be adjusted. This can ultimately contribute to the continued stable operation of the crusher.

本発明によれば、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化及び省力化を実現する破砕機の破砕負荷制御装置及び方法を提案することができる。 The present invention provides a crushing load control device and method for a crusher that can reduce the work time and labor required to adjust control parameters.

図1は、本発明の一実施形態に係る旋動式破砕機の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gyratory crusher according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す旋動式破砕機の制御系統の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control system of the gyrating crusher shown in FIG. 図3は、第1例に係る破砕負荷制御の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the crushing load control according to the first example. 図4は、第1例に係る破砕負荷制御の処理の流れ図である。FIG. 4 is a flowchart of the process of crushing load control according to the first example. 図5は、未処理負荷応答の振幅及び周波数の特性を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the amplitude and frequency characteristics of the raw load response. 図6は、負荷応答とそのFFT解析結果との関係を示す表である。FIG. 6 is a table showing the relationship between the load response and the FFT analysis result. 図7は、破砕負荷制御のシミュレーション結果を示す図表である。FIG. 7 is a chart showing the simulation results of the crushing load control. 図8は、第2例に係る破砕負荷制御の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the crushing load control according to the second example. 図9は、第2例に係る破砕負荷制御における初期制御パラメータ調整処理の流れ図である。FIG. 9 is a flowchart of an initial control parameter adjustment process in the crushing load control according to the second example. 図10は、初期制御パラメータ調整処理を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the initial control parameter adjustment process.

次に、図面を参照して本発明を旋動式破砕機に適用した実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る破砕機1の概略構成を示す図である。 Next, an embodiment in which the present invention is applied to a gyratory crusher will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows the schematic configuration of a crusher 1 according to one embodiment of the present invention.

〔破砕機1の概略構成〕
図1に示すように、破砕機1は、原石(被破砕物)を貯留するホッパ2と、ホッパ2へ原石を供給する供給装置4と、ホッパ2から落下した原石を噛み込んで破砕するマントル13及びコンケーブ14と、マントル13の旋回駆動手段である電動モータ8と、電動モータ8からマントル13へ回転動力を伝達する動力伝達機構80と、マントル13をコンケーブ14に対し昇降させる出口セット調整装置10と、破砕機1の動作を司る制御装置9とを備える。
[Outline of the configuration of the crusher 1]
As shown in FIG. 1, the crusher 1 includes a hopper 2 for storing raw stones (material to be crushed), a supply device 4 for supplying the raw stones to the hopper 2, a mantle 13 and a concave 14 for biting and crushing the raw stones dropped from the hopper 2, an electric motor 8 which is a rotating drive means for the mantle 13, a power transmission mechanism 80 which transmits rotational power from the electric motor 8 to the mantle 13, an outlet set adjustment device 10 which raises and lowers the mantle 13 relative to the concave 14, and a control device 9 which controls the operation of the crusher 1.

破砕機1は、トップフレーム31及びボトムフレーム32からなるフレーム3を更に備える。トップフレーム31の内周に、円錐筒状のコンケーブ14が設けられている。コンケーブ14の内側には、円錐台状のマントル13が配置されている。間隙を隔てて対峙するコンケーブ14の破砕面とマントル13の破砕面との間に、鉛直断面が楔状をなす破砕室16が形成されている。 The crusher 1 further includes a frame 3 consisting of a top frame 31 and a bottom frame 32. A conical cylindrical concave 14 is provided on the inner circumference of the top frame 31. A truncated cone-shaped mantle 13 is disposed inside the concave 14. A crushing chamber 16 with a wedge-shaped vertical cross section is formed between the crushing surfaces of the concave 14 and the mantle 13, which face each other across a gap.

ホッパ2は、トップフレーム31の上部に配置されている。供給装置4は、例えば、コンベヤ(図示略)等を含み、ホッパ2への原石の供給量が調整可能である。供給装置4の駆動手段である電動モータ41は、可変速モータであって、モータドライバ43によって駆動・制御される。 The hopper 2 is disposed on the top of the top frame 31. The supply device 4 includes, for example, a conveyor (not shown) and is capable of adjusting the amount of raw ore supplied to the hopper 2. The electric motor 41, which is the driving means of the supply device 4, is a variable speed motor and is driven and controlled by a motor driver 43.

マントル13は、主軸5の上部に固定されたマントルコア12に取り付けられている。主軸5は、その軸心が鉛直方向から傾いた状態で、フレーム3内に配置されている。主軸5の上端は、トップフレーム31の上端部に設けられた上部軸受34に、回転自在に支持されている。主軸5の下部は、インナーブッシュ51に嵌挿されている。インナーブッシュ51は偏心スリーブ52に固定されている。偏心スリーブ52は、ボトムフレーム32に設けられたアウターブッシュ53に嵌挿されている。偏心スリーブ52の下部は、油圧シリンダ6のシリンダチューブ63に設けられた滑り軸受66に支持されている。主軸5の下端は、油圧シリンダ6のラム61に設けられた滑り軸受62に支持されている。 The mantle 13 is attached to the mantle core 12 fixed to the upper part of the main shaft 5. The main shaft 5 is arranged in the frame 3 with its axis tilted from the vertical direction. The upper end of the main shaft 5 is rotatably supported by the upper bearing 34 provided at the upper end of the top frame 31. The lower part of the main shaft 5 is fitted into the inner bush 51. The inner bush 51 is fixed to the eccentric sleeve 52. The eccentric sleeve 52 is fitted into the outer bush 53 provided in the bottom frame 32. The lower part of the eccentric sleeve 52 is supported by a sliding bearing 66 provided in the cylinder tube 63 of the hydraulic cylinder 6. The lower end of the main shaft 5 is supported by a sliding bearing 62 provided in the ram 61 of the hydraulic cylinder 6.

電動モータ8は、フレーム3の外に配置されている。電動モータ8には、その回転数を
検出する回転数センサ25、その出力トルクを検出するトルクセンサ26が設けられている。電動モータ8は、モータドライバ88によって駆動・制御される。
The electric motor 8 is disposed outside the frame 3. The electric motor 8 is provided with a rotation speed sensor 25 for detecting the rotation speed of the electric motor 8, and a torque sensor 26 for detecting the output torque of the electric motor 8. The electric motor 8 is driven and controlled by a motor driver 88.

動力伝達機構80は、電動モータ8からマントル13が固定された主軸5へ動力を伝達する。動力伝達機構80は、横軸83、電動モータ8の出力軸81から横軸83へ回転動力を伝達するベルト(又はチェーン)式伝動機構82、偏心スリーブ52、及び、横軸83から偏心スリーブ52へ回転動力を伝達する傘歯車伝動機構84を含む。電動モータ8の出力を受けて偏心スリーブ52が回転すると、偏心スリーブ52に挿嵌された主軸5が偏心旋回する。これにより、マントル13が位置固定されたコンケーブ14に対して偏心旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。マントル13の偏心旋回運動によって、マントル13の破砕面とコンケーブ14の破砕面との出口セット量(開き)は主軸5の旋回位置に応じて変化する。 The power transmission mechanism 80 transmits power from the electric motor 8 to the main shaft 5 to which the mantle 13 is fixed. The power transmission mechanism 80 includes a horizontal shaft 83, a belt (or chain) type transmission mechanism 82 that transmits rotational power from the output shaft 81 of the electric motor 8 to the horizontal shaft 83, an eccentric sleeve 52, and a bevel gear transmission mechanism 84 that transmits rotational power from the horizontal shaft 83 to the eccentric sleeve 52. When the eccentric sleeve 52 rotates upon receiving the output of the electric motor 8, the main shaft 5 inserted into the eccentric sleeve 52 rotates eccentrically. As a result, the mantle 13 performs an eccentric rotation motion, or so-called precession motion, with respect to the concave 14 to which the position is fixed. Due to the eccentric rotation motion of the mantle 13, the outlet set amount (opening) between the crushing surface of the mantle 13 and the crushing surface of the concave 14 changes depending on the rotation position of the main shaft 5.

本実施形態に係る破砕機1は、出口セット調整装置10としての油圧シリンダ6を備える。油圧シリンダ6の動作により、マントル13がコンケーブ14に対して昇降移動して、コンケーブ14とマントル13の二つの破砕面の間隙の最も狭い位置における出口セット量(クローズドセット)を変化させる。この油圧シリンダ6は、マントル13に掛かる破砕圧を受ける受圧手段としての機能も併せ備える。 The crusher 1 according to this embodiment is equipped with a hydraulic cylinder 6 as an outlet set adjustment device 10. Operation of the hydraulic cylinder 6 moves the mantle 13 up and down relative to the concave 14, changing the outlet set amount (closed set) at the narrowest position of the gap between the two crushing surfaces of the concave 14 and the mantle 13. This hydraulic cylinder 6 also functions as a pressure receiving means that receives the crushing pressure applied to the mantle 13.

油圧シリンダ6は、シリンダチューブ63、シリンダチューブ63内を摺動するラム61、出口セットセンサ23、油タンク67、及び、油圧回路7を含む。出口セットセンサ23は、例えば、ラム61の位置(変位)を検出する接触式又は非接触式の位置センサである。出口セットセンサ23で検出されたラム61の位置からコンケーブ14に対するマントル13の高さ方向の位置が求まり、コンケーブ14とマントル13との相対的位置関係から出口セット量が求まる。 The hydraulic cylinder 6 includes a cylinder tube 63, a ram 61 that slides inside the cylinder tube 63, an outlet set sensor 23, an oil tank 67, and a hydraulic circuit 7. The outlet set sensor 23 is, for example, a contact or non-contact position sensor that detects the position (displacement) of the ram 61. The position of the mantle 13 in the height direction relative to the concave 14 is obtained from the position of the ram 61 detected by the outlet set sensor 23, and the outlet set amount is obtained from the relative positional relationship between the concave 14 and the mantle 13.

シリンダチューブ63内には、ラム61の変位によって容量の変化する油圧室65が形成されており、この油圧室65に油圧回路7が接続されている。油タンク67の作動油が油圧回路7を通じて油圧室65へ給油されることにより、ラム61が上昇する。また、油圧室65の作動油が油圧回路7を通じて油タンク67へ排油されることにより、ラム61が降下する。 A hydraulic chamber 65 whose volume changes with the displacement of the ram 61 is formed inside the cylinder tube 63, and the hydraulic circuit 7 is connected to this hydraulic chamber 65. The ram 61 rises when hydraulic oil from the oil tank 67 is supplied to the hydraulic chamber 65 through the hydraulic circuit 7. The ram 61 descends when hydraulic oil from the hydraulic chamber 65 is drained to the oil tank 67 through the hydraulic circuit 7.

油圧回路7は、油圧室65の下部と連通された連通管71、連通管71に設けられたアキュムレータ72(又は、バランスシリンダ)、連通管71と接続された給油管73、及び、給油管73と接続された排油管74を含む。但し、油圧回路7の構成は本実施形態に限定されない。給油管73には、油タンク67から油圧室65への作動油の流れに沿って上流側から順に、ストレーナ75、ギヤポンプ76、チェックバルブ77、及び、ノーマルクローズのシャットオフバルブ78が設けられている。ギヤポンプ76はポンプモータ68によって駆動される。ポンプモータ68は、電動モータであって、モータドライバ69によって駆動・制御される。油圧室65、連通管71、又は給油管73には、油圧室65の作動油の圧力を検出する圧力センサ24が更に設けられている。排油管74は、給油管73においてチェックバルブ77とシャットオフバルブ78との間に接続されている。排油管74には、ノーマルクローズのシャットオフバルブ79が設けられている。 The hydraulic circuit 7 includes a communication pipe 71 connected to the lower part of the hydraulic chamber 65, an accumulator 72 (or a balance cylinder) provided in the communication pipe 71, an oil supply pipe 73 connected to the communication pipe 71, and an oil drain pipe 74 connected to the oil supply pipe 73. However, the configuration of the hydraulic circuit 7 is not limited to this embodiment. In the oil supply pipe 73, a strainer 75, a gear pump 76, a check valve 77, and a normally closed shutoff valve 78 are provided in order from the upstream side along the flow of hydraulic oil from the oil tank 67 to the hydraulic chamber 65. The gear pump 76 is driven by a pump motor 68. The pump motor 68 is an electric motor and is driven and controlled by a motor driver 69. A pressure sensor 24 that detects the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic chamber 65 is further provided in the hydraulic chamber 65, the communication pipe 71, or the oil supply pipe 73. The oil drain pipe 74 is connected to the oil supply pipe 73 between the check valve 77 and the shutoff valve 78. The oil drain pipe 74 is provided with a normally closed shutoff valve 79.

〔破砕機1の制御系統の構成〕
図2は、破砕機1の制御系統の構成を示す図である。図2に示すように、制御装置9には、出口セットセンサ23、圧力センサ24、回転数センサ25、及びトルクセンサ26を含む各種計器が、信号を送受信可能(又は送信可能)に有線又は無線で接続されている。制御装置9には、オペレータに対して警報を出力する警報装置99や、オペレータに対して処理の内容や結果を提示する表示出力装置98が接続されている。また、制御装置9には、供給装置4の電動モータ41のモータドライバ43、電動モータ8のモータドライバ88、ポンプモータ68のモータドライバ69、シャットオフバルブ78、及びシャットオフバルブ79を含む各種機器が、信号を送受信可能に有線又は無線で接続されている。
[Configuration of the control system of the crusher 1]
Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the control system of the crusher 1. As shown in Fig. 2, various instruments including an outlet set sensor 23, a pressure sensor 24, a rotation speed sensor 25, and a torque sensor 26 are connected to the control device 9 by wire or wireless so as to be able to transmit and receive (or transmit) signals. An alarm device 99 that outputs an alarm to an operator and a display output device 98 that presents the contents and results of processing to the operator are connected to the control device 9. In addition, various devices including a motor driver 43 of the electric motor 41 of the supply device 4, a motor driver 88 of the electric motor 8, a motor driver 69 of the pump motor 68, a shutoff valve 78, and a shutoff valve 79 are connected to the control device 9 by wire or wireless so as to be able to transmit and receive signals.

制御装置9は、いわゆるコンピュータであって、CPU等の演算処理部、ROM、RAM等の記憶部を有している(いずれも図示せず)。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や破砕機1の各構成要素への制御信号の出力を行う。 The control device 9 is a so-called computer, and has an arithmetic processing unit such as a CPU, and storage units such as a ROM and a RAM (none of which are shown). The storage units store programs executed by the arithmetic processing unit, various fixed data, etc. The arithmetic processing unit transmits and receives data to external devices. The arithmetic processing unit also inputs detection signals from various sensors and outputs control signals to each component of the crusher 1.

制御装置9は、破砕機1の各要素の動作を制御する動作制御装置90と、破砕機1の破砕負荷を制御する破砕負荷制御装置91とを有する。動作制御装置90は、供給装置4の動作を制御する制御部、出口セット調整装置10(油圧シリンダ6)の動作を制御する制御部、電動モータ8の動作を制御する制御部の各機能部を含む。破砕負荷制御装置91は、フィードバック制御部92(フィードバック制御器)、負荷応答取得部94、制御パラメータ調整部95、前処理部97、及び、表示制御部93の各機能部を含む。制御装置9では、演算処理部が記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、上記の機能部としての処理が行われる。なお、制御装置9は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、制御装置9は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)等から構成されていてもよい。動作制御装置90と破砕負荷制御装置91とは一体的に構成されていてもよいし、それぞれ独立しているが互いに通信可能に構成されていてもよい。 The control device 9 has an operation control device 90 that controls the operation of each element of the crusher 1, and a crushing load control device 91 that controls the crushing load of the crusher 1. The operation control device 90 includes the following functional parts: a control unit that controls the operation of the supply device 4, a control unit that controls the operation of the outlet set adjustment device 10 (hydraulic cylinder 6), and a control unit that controls the operation of the electric motor 8. The crushing load control device 91 includes the following functional parts: a feedback control unit 92 (feedback controller), a load response acquisition unit 94, a control parameter adjustment unit 95, a preprocessing unit 97, and a display control unit 93. In the control device 9, the arithmetic processing unit reads out and executes software such as a program stored in the storage unit, thereby performing processing as the above-mentioned functional parts. The control device 9 may execute each process by centralized control using a single computer, or may execute each process by distributed control using the cooperation of multiple computers. The control device 9 may also be composed of a microcontroller, a programmable logic controller (PLC), or the like. The operation control device 90 and the crushing load control device 91 may be configured as an integrated unit, or may be configured to be independent but capable of communicating with each other.

〔破砕機1の運転方法〕
ここで、上記構成の破砕機1の運転方法について説明する。破砕機1の運転を開始するにあたり、制御装置9は、出口セット量が初期設定値となるように出口セット調整装置10を動作させる。出口セット量の初期設定値は、原石や破砕物の粒径などに応じて予め設定される。制御装置9は、出口セットセンサ23の検出値に基づいて、出口セット量が初期設定値となるように出口セット調整装置10を動作させる。制御装置9は、出口セット量が初期設定値より大きい場合には、シャットオフバルブ78を開放し、ポンプモータ68を稼働させて、油圧室65へ給油する。また、制御装置9は、出口セット量が初期設定値より小さい場合には、シャットオフバルブ78及びシャットオフバルブ79を開放して、油圧室65から排油する。
[Operation method of crusher 1]
Here, the operation method of the crusher 1 having the above configuration will be described. When starting the operation of the crusher 1, the control device 9 operates the outlet set adjustment device 10 so that the outlet set amount becomes the initial setting value. The initial setting value of the outlet set amount is set in advance according to the particle size of the raw ore or crushed material. The control device 9 operates the outlet set adjustment device 10 so that the outlet set amount becomes the initial setting value based on the detection value of the outlet set sensor 23. When the outlet set amount is larger than the initial setting value, the control device 9 opens the shutoff valve 78 and operates the pump motor 68 to supply oil to the hydraulic chamber 65. When the outlet set amount is smaller than the initial setting value, the control device 9 opens the shutoff valve 78 and the shutoff valve 79 to drain oil from the hydraulic chamber 65.

続いて、制御装置9は、電動モータ8を起動し、供給装置4を起動させる。供給装置4の動作によって原石はホッパ2を通って破砕室16へ投入され、コンケーブ14と偏心旋回運動するマントル13との間で破砕されて、ボトムフレーム32の下方から破砕品として回収される。 Then, the control device 9 starts the electric motor 8, which starts the supply device 4. By the operation of the supply device 4, the raw ore is fed through the hopper 2 into the crushing chamber 16, where it is crushed between the concave 14 and the mantle 13 that rotates eccentrically, and is collected as crushed products from below the bottom frame 32.

上記のような破砕機1の運転中に、原石の性状、ホッパ2内の原石のレベルの変化などの外乱に起因して破砕負荷が変動する。ここで「破砕負荷」とは、原石の破砕に伴って電動モータ8の出力軸81に掛かる負荷を意味する。なお、電動モータ8は、出力軸81に所定以上の過負荷が発生すると、出力軸81の回転がロックされ、過負荷保護回路の作動によって非常停止する。そこで、破砕機1では、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標Iを測定する負荷測定器を備え、制御装置9は破砕運転中に測定された負荷指標Iを監視し、負荷指標Iが所定の定常範囲内に維持されるように供給装置4による原石の供給量及び出口セット調整装置10による出口セット量の少なくとも一方を調整する破砕負荷制御を行う。 During the operation of the crusher 1 as described above, the crushing load fluctuates due to disturbances such as the properties of the raw ore and changes in the level of the raw ore in the hopper 2. Here, the "crushing load" refers to the load applied to the output shaft 81 of the electric motor 8 as the raw ore is crushed. When an overload of a predetermined level or more occurs on the output shaft 81 of the electric motor 8, the rotation of the output shaft 81 is locked and the electric motor 8 is stopped in an emergency by the activation of an overload protection circuit. Therefore, the crusher 1 is equipped with a load measuring device that measures a load index I that directly or indirectly indicates the crushing load, and the control device 9 monitors the load index I measured during the crushing operation and performs crushing load control to adjust at least one of the amount of raw ore supplied by the supply device 4 and the amount of the outlet set by the outlet set adjustment device 10 so that the load index I is maintained within a predetermined steady range.

破砕負荷は、出力軸81の回転数と出力トルクとの積で表される。よって、破砕負荷を、回転数センサ25で検出された回転数とトルクセンサ26で検出された出力トルクの積として測定することができる。なお、出力軸81の回転数は、横軸83の回転数及び偏心スリーブ52の回転数と対応しているので、回転数センサ25で検出された回転数に代えて、横軸83又は偏心スリーブ52に設けられた回転数センサ(図示略)で検出された回転数が用いられてもよい。 The crushing load is expressed as the product of the rotation speed of the output shaft 81 and the output torque. Therefore, the crushing load can be measured as the product of the rotation speed detected by the rotation speed sensor 25 and the output torque detected by the torque sensor 26. Since the rotation speed of the output shaft 81 corresponds to the rotation speed of the horizontal shaft 83 and the rotation speed of the eccentric sleeve 52, the rotation speed detected by the rotation speed sensor (not shown) provided on the horizontal shaft 83 or the eccentric sleeve 52 may be used instead of the rotation speed detected by the rotation speed sensor 25.

破砕負荷は、電動モータ8の駆動電流と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、電動モータ8の駆動電流の変化に基づいて推定することができる。電動モータ8の駆動電流は、モータドライバ88に含まれる電流センサ88aの検出値として測定することができる。 The crushing load is correlated with the driving current of the electric motor 8. Therefore, the change in the crushing load can be estimated based on the change in the driving current of the electric motor 8. The driving current of the electric motor 8 can be measured as the detection value of the current sensor 88a included in the motor driver 88.

また、破砕負荷は、電動モータ8の消費電力と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、電動モータ8の消費電力の変化に基づいて推定することができる。電動モータ8の消費電力は、モータドライバ88に含まれる電流センサ88aの検出値と電圧センサ88bの検出値との積として測定することができる。 The crushing load is also correlated with the power consumption of the electric motor 8. Therefore, the change in the crushing load can be estimated based on the change in the power consumption of the electric motor 8. The power consumption of the electric motor 8 can be measured as the product of the detection value of the current sensor 88a and the detection value of the voltage sensor 88b included in the motor driver 88.

また、破砕負荷は、破砕圧と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、破砕圧の変化に基づいて推定することができる。破砕圧は、圧力センサ24で検出された油圧室65の圧力として測定することができる。 Furthermore, the crushing load is correlated with the crushing pressure. Therefore, the change in the crushing load can be estimated based on the change in the crushing pressure. The crushing pressure can be measured as the pressure in the hydraulic chamber 65 detected by the pressure sensor 24.

以上から、負荷指標Iとして、回転数と出力トルクとの積の値、電動モータ8の駆動電流の値、電動モータ8の消費電力の値、及び、破砕圧の値のうち少なくとも1つを採用することができる。そして、採用された負荷指標Iに応じて、負荷指標Iを測定又は検出する計器が負荷測定器として選択される。 From the above, at least one of the product of the rotation speed and the output torque, the drive current of the electric motor 8, the power consumption of the electric motor 8, and the crushing pressure can be adopted as the load index I. Then, depending on the adopted load index I, an instrument that measures or detects the load index I is selected as the load measuring instrument.

〔破砕負荷制御装置91による破砕負荷制御〕
破砕負荷制御装置91には、負荷指標Iと制御対象とが予め設定されており、負荷目標値や制御アルゴリズムの初期制御パラメータなど含む、制御に利用する各種数値が予め設定されている。なお、負荷指標Iは、前述の通り、破砕負荷を直接的又は間接的に表す測定値であって、回転数と出力トルクとの積の値、電動モータ8の駆動電流の値、電動モータ8の消費電力の値、及び、破砕圧の値のうちいずれか1つであってよい。また、制御対象は、供給装置4による原石の供給量及び出口セット調整装置10による出口セット量のうち少なくとも一方である。生産量が重視される場合には、原石の共有量を一定として、出口セット量を可変とする破砕負荷制御が行われる。また、製品粒度が重視される場合には、出口セット量を一定として、原石の供給量を可変とする破砕負荷制御が行われる。以下、破砕負荷制御装置91が行う破砕負荷制御の第1例及び第2例を説明する。
[Crushing Load Control by Crushing Load Control Device 91]
In the crushing load control device 91, the load index I and the control object are preset, and various numerical values used for control, including the load target value and the initial control parameters of the control algorithm, are preset. As described above, the load index I is a measurement value that directly or indirectly indicates the crushing load, and may be any one of the product value of the rotation speed and the output torque, the value of the driving current of the electric motor 8, the value of the power consumption of the electric motor 8, and the value of the crushing pressure. The control object is at least one of the supply amount of the raw ore by the supply device 4 and the outlet set amount by the outlet set adjustment device 10. When the production volume is emphasized, the crushing load control is performed in which the shared amount of the raw ore is constant and the outlet set amount is variable. When the product particle size is emphasized, the crushing load control is performed in which the outlet set amount is constant and the supply amount of the raw ore is variable. Below, a first example and a second example of the crushing load control performed by the crushing load control device 91 will be described.

<破砕負荷制御の第1例>
先ず、破砕負荷制御の第1例から説明する。破砕負荷制御装置91による破砕負荷制御の第1例では、破砕機1が起動したのち、駆動電流値及び破砕圧が各々所定の定常運転値で安定した状態となってから、即ち、定常状態に入ってから破砕負荷制御が開始される。図3は、第1例に係る破砕負荷制御の構成を示す図であり、図4は第1例に係る破砕負荷制御の処理の流れ図である。
<First example of crushing load control>
First, a first example of the crushing load control will be described. In the first example of the crushing load control by the crushing load control device 91, after the crusher 1 is started, the crushing load control is started after the driving current value and the crushing pressure are stabilized at predetermined steady operating values, that is, after the crushing load control enters a steady state. Figure 3 is a diagram showing the configuration of the crushing load control according to the first example, and Figure 4 is a flow chart of the process of the crushing load control according to the first example.

図3に示すように、破砕負荷制御装置91は、負荷応答取得部94と、前処理部97と、フィードバック制御部92と、表示制御部93と、制御パラメータ調整部95とを備える。以下、図3及び図4を参照しながら、破砕負荷制御の処理の流れに沿って破砕負荷制御に係る構成について説明する。 As shown in FIG. 3, the crushing load control device 91 includes a load response acquisition unit 94, a preprocessing unit 97, a feedback control unit 92, a display control unit 93, and a control parameter adjustment unit 95. Below, the configuration related to the crushing load control will be described along with the process flow of the crushing load control with reference to FIG. 3 and FIG. 4.

動作制御装置90は、制御対象を調整する要素を或る指令値MVn-1(但し、nは自然数)を対応して動作させているものとする。破砕負荷制御装置91の負荷応答取得部94は、負荷指標In-1を測定又は検出する負荷測定器から、未処理負荷応答(即ち、指令値MVn-1に対応する負荷指標In-1の応答波形)を取得する(ステップS1)。例えば電動モータ8の駆動電流を負荷指標Iとした場合には、電動モータ8の駆動電流を検出する電流センサ88aの検出値を時系列に並べたものが未処理負荷応答として生成される。 The operation control device 90 operates an element that adjusts the controlled object in response to a certain command value MV n-1 (where n is a natural number). The load response acquisition unit 94 of the crushing load control device 91 acquires an unprocessed load response (i.e., a response waveform of the load index I n-1 corresponding to the command value MV n-1 ) from a load measuring device that measures or detects the load index I n- 1 (step S1). For example, if the drive current of the electric motor 8 is the load index I, the detection values of the current sensor 88a that detects the drive current of the electric motor 8 are arranged in chronological order to generate the unprocessed load response.

前処理部97は、未処理負荷応答に対し前処理を行う(ステップS2)。前処理部97は、ノイズ除去フィルタ97a及び定常特性抽出フィルタ97bの2種類のフィルタを含む。 The preprocessing unit 97 performs preprocessing on the unprocessed load response (step S2). The preprocessing unit 97 includes two types of filters: a noise removal filter 97a and a steady-state characteristic extraction filter 97b.

ノイズ除去フィルタ97aは、未処理負荷応答から高周波数のノイズを減衰除去する。ノイズ除去フィルタ97aは、例えば、現在時刻を移動させながら過去m時刻分(mは自然数)の入力信号値の単純平均を出力する単純移動平均フィルタである。但し、ノイズ除去フィルタ97aとして、単純移動平均フィルタ以外の公知の移動平均フィルタの他、一次遅れフィルタが採用されてもよい。 The noise removal filter 97a attenuates and removes high-frequency noise from the unprocessed load response. The noise removal filter 97a is, for example, a simple moving average filter that outputs the simple average of the input signal values for the past m time periods (m is a natural number) while moving the current time. However, as the noise removal filter 97a, a first-order lag filter may be used in addition to a known moving average filter other than a simple moving average filter.

定常特性抽出フィルタ97bは、所定の遮断周波数よりも高い周波数成分を減衰させるローパスフィルタであって、未処理負荷応答から定常特性を抽出する。図5は、未処理負荷応答の振幅及び周波数の特性を説明する図である。図5に示すように、未処理負荷応答には、抽出すべき応答感度の変動に起因するハンチングの他に、破砕機1に特有の破砕振動やノイズなどが含まれる。そこで、定常特性抽出フィルタ97bは、定常特性を表す周波数領域の振幅は維持され、破砕機1に固有の破砕振動の周波数(以下、「固有振動周波数」と称する)の振幅は減衰されるように構成されている。より詳細には、定常特性抽出フィルタ97bは、遮断周波数以下(通過帯域)では振幅が維持され、遮断周波数より大きな周波数(阻止帯域)では振幅が減衰されるように構成されている。このような遮断周波数は、例えば、固有振動周波の最小値である。なお、固有振動周波数は事前に解析的に求めることが可能である。未処理負荷応答が定常特性抽出フィルタ97bで処理されることによって、ハンチングが生じる周波数(以下、「ハンチング周波数」と称する)を含む周波数帯域の振幅が抽出される。なお、ハンチング周波数は、定常特性抽出フィルタ97bの周波数特性に依存する。より詳細には、定常特性抽出フィルタ97bによる位相遅れ特性により位相交差周波数(即ち、位相遅れが180度となる周波数)が規定され、この位相交差周波数の周波数帯で制御系が不安定となってハンチングが生じることから、位相交差周波数の周波数帯がハンチング周波数帯域となる。 The steady-state characteristic extraction filter 97b is a low-pass filter that attenuates frequency components higher than a predetermined cutoff frequency, and extracts steady-state characteristics from the unprocessed load response. FIG. 5 is a diagram illustrating the amplitude and frequency characteristics of the unprocessed load response. As shown in FIG. 5, the unprocessed load response includes, in addition to hunting caused by fluctuations in the response sensitivity to be extracted, crushing vibrations and noises specific to the crusher 1. Therefore, the steady-state characteristic extraction filter 97b is configured to maintain the amplitude of the frequency domain representing the steady-state characteristics, and to attenuate the amplitude of the frequency of the crushing vibration specific to the crusher 1 (hereinafter referred to as the "natural vibration frequency"). More specifically, the steady-state characteristic extraction filter 97b is configured to maintain the amplitude below the cutoff frequency (pass band), and to attenuate the amplitude at frequencies higher than the cutoff frequency (stop band). Such a cutoff frequency is, for example, the minimum value of the natural vibration frequency. The natural vibration frequency can be analytically determined in advance. The unprocessed load response is processed by the steady-state characteristic extraction filter 97b to extract the amplitude of a frequency band including the frequency at which hunting occurs (hereinafter referred to as the "hunting frequency"). The hunting frequency depends on the frequency characteristics of the steady-state characteristic extraction filter 97b. More specifically, the phase crossover frequency (i.e., the frequency at which the phase delay is 180 degrees) is determined by the phase delay characteristics of the steady-state characteristic extraction filter 97b, and since the control system becomes unstable in the frequency band of this phase crossover frequency and hunting occurs, the frequency band of the phase crossover frequency becomes the hunting frequency band.

上記のように、前処理部97で前処理されることによってノイズ及び破砕振動が除去された未処理負荷応答を、「負荷応答」と称する。負荷応答は、フィードバック制御部92で次の指令値MVnの生成に利用される。 As described above, the unprocessed load response from which noise and crushing vibration have been removed by being preprocessed in the preprocessing unit 97 is referred to as a "load response." The load response is used in the feedback control unit 92 to generate the next command value MV n .

フィードバック制御部92は、負荷指標Iが所定の定常範囲内となるように、制御対象に対する指令値MVnを生成する。本例においてフィードバック制御部92は、制御アルゴリズムとして、比例積分微分(PID:Proportional-Integral-Derivative)制御アルゴリズム採用し、所与の負荷目標値と負荷応答との偏差から指令値MVnを生成するように構成されている。但し、フィードバック制御部92の制御アルゴリズムは、本例に限定されず、比例(P:Proportional)制御アルゴリズム、比例積分(PI:Proportional-Integrating)制御アルゴリズム、比例積分微分制御アルゴリズム、及び、比例微分フィードバック(PDF:Proportional-Derivative-feedback)制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム群から選択された一つであればよい。 The feedback control unit 92 generates a command value MVn for the controlled object so that the load index I falls within a predetermined steady range. In this example, the feedback control unit 92 employs a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm as a control algorithm, and is configured to generate a command value MVn from the deviation between a given load target value and a load response. However, the control algorithm of the feedback control unit 92 is not limited to this example, and may be one selected from a control algorithm group including a proportional (P) control algorithm, a proportional-integral (PI) control algorithm, a proportional-integral-derivative control algorithm, and a proportional-derivative feedback (PDF) control algorithm.

制御パラメータ調整部95は、変動する応答感度に対してフィードバック制御部92の制御パラメータを適切にチューニングする。ここで、チューニングされる制御パラメータは、フィードバック制御部92の制御ゲイン(比例ゲインKp)である。但し、チューニングされる制御パラメータは、フィードバック制御部92の比例ゲインKpに加えて、微分ゲインKd及び積分ゲインKiの少なくとも一方が含まれていてもよい。 The control parameter adjustment unit 95 appropriately tunes the control parameters of the feedback control unit 92 in response to the varying response sensitivity. Here, the control parameter to be tuned is the control gain (proportional gain Kp) of the feedback control unit 92. However, the control parameters to be tuned may include at least one of the differential gain Kd and the integral gain Ki in addition to the proportional gain Kp of the feedback control unit 92.

制御パラメータ調整部95は、FFT(高速フーリエ変換)アルゴリズムを用いて負荷応答を周波数解析する(ステップS3)。制御パラメータ調整部95は、負荷応答のFFT解析結果(周波数解析結果)に基づいて、応答感度の上昇(又は、上昇及び低下)を検出する。 The control parameter adjustment unit 95 performs frequency analysis of the load response using an FFT (fast Fourier transform) algorithm (step S3). The control parameter adjustment unit 95 detects an increase (or an increase and decrease) in the response sensitivity based on the FFT analysis result (frequency analysis result) of the load response.

図6は、負荷応答とそのFFT解析結果との関係を示す表である。図6では、(a)応答感度が上昇して相対的に制御パラメータが過大となった場合、(b)応答感度の変化が十分に小さく制御パラメータが適切な場合、(c)応答感度が低下して相対的に制御パラメータが過小となった場合、の各々において負荷応答とそのFFT解析結果とが示されている。 Figure 6 is a table showing the relationship between the load response and the FFT analysis results. Figure 6 shows the load response and the FFT analysis results for each of the following cases: (a) when the response sensitivity increases and the control parameters become relatively excessive, (b) when the change in response sensitivity is sufficiently small and the control parameters are appropriate, and (c) when the response sensitivity decreases and the control parameters become relatively too small.

(a)の場合、負荷応答は負荷目標値を挟んで大きく振れてハンチングしており、FFT解析結果にはハンチング周波数のピークが表れている。このことから、負荷応答のFFT解析結果において、ハンチング周波数のピークが見られる場合には、応答感度が上昇して相対的に制御パラメータが過大となっていると推定される。 In the case of (a), the load response swings widely around the load target value and hunts, and the FFT analysis results show a hunting frequency peak. From this, if a hunting frequency peak is seen in the FFT analysis results of the load response, it is estimated that the response sensitivity has increased and the control parameters are relatively excessive.

(c)の場合、負荷応答は負荷目標値よりも小さく、負荷目標値からの偏差が大きい状態が継続しており、FFT解析結果にはハンチング周波数と異なる周波数(ハンチング周波数よりも低い周波数)にピークが表れている。このことから、負荷応答のFFT解析結果において、ハンチング周波数よりも低い周波数でピークが見られる場合には、応答感度が低下して相対的に制御パラメータが過小となっていると推定される。 In the case of (c), the load response is smaller than the load target value, and a large deviation from the load target value continues, and the FFT analysis result shows a peak at a frequency different from the hunting frequency (a frequency lower than the hunting frequency). From this, if a peak is seen at a frequency lower than the hunting frequency in the FFT analysis result of the load response, it is estimated that the response sensitivity has decreased and the control parameter has become relatively small.

(b)の場合、負荷応答は概ね負荷目標値に維持されており、FFT解析結果にピークは存在しない。このことから、負荷応答のFFT解析結果において、ピークが見られない場合には、応答感度の変化が十分に小さく制御パラメータが適切であると推定される。 In the case of (b), the load response is generally maintained at the load target value, and no peaks are present in the FFT analysis results. From this, if no peaks are observed in the FFT analysis results of the load response, it can be estimated that the change in response sensitivity is sufficiently small and the control parameters are appropriate.

上記のように、負荷応答のFFT解析結果に基づいて、破砕機1の応答感度の上昇と低下を検出することができる。 As described above, increases and decreases in the response sensitivity of the crusher 1 can be detected based on the results of the FFT analysis of the load response.

制御パラメータ調整部95は、応答感度の上昇を検出した場合(ステップS4でYES)、ハンチングの振幅を求め、ハンチングの振幅と所定の閾値とを比較する(ステップS5)。ハンチングの振幅は、最大振幅又は平均振幅であってよい。制御パラメータ調整部95は、ハンチングの振幅が閾値以上であれば(ステップS5でYES)、制御ゲインを減少させるように制御パラメータを調整する(ステップS6)。具体的には、制御パラメータ調整部95は、比例ゲインKpを所定の第1比例ゲイン調整量だけ減少させた新たな比例ゲインKpnを生成して、新たな比例ゲインKpnで比例ゲインKpを更新する。 When the control parameter adjustment unit 95 detects an increase in the response sensitivity (YES in step S4), it obtains the amplitude of the hunting and compares the amplitude of the hunting with a predetermined threshold (step S5). The amplitude of the hunting may be a maximum amplitude or an average amplitude. When the amplitude of the hunting is equal to or greater than the threshold (YES in step S5), the control parameter adjustment unit 95 adjusts the control parameters so as to reduce the control gain (step S6). Specifically, the control parameter adjustment unit 95 generates a new proportional gain Kpn by reducing the proportional gain Kp by a predetermined first proportional gain adjustment amount, and updates the proportional gain Kp with the new proportional gain Kpn .

制御パラメータ調整部95は、応答感度の上昇を検出せず(ステップS4でNO)、応答感度の低下を検出した場合(ステップS7でYES)、任意の区間の偏差面積を求める。偏差面積は、任意の区間の負荷目標値と負荷応答との偏差の累積値であり、負荷目標値と負荷応答で囲まれた領域の面積である(図6、参照)。制御パラメータ調整部95は、求めた偏差面積が所定の閾値以上であれば(ステップS8でYES)、制御ゲインを増加させるように制御パラメータを調整する(ステップS6)。具体的には、制御パラメータ調整部95は、比例ゲインKpを所定の第2比例ゲイン調整量だけ増加させた新たな比例ゲインKpnを生成し、新たな比例ゲインKpnで比例ゲインKpを更新する。 When the control parameter adjustment unit 95 does not detect an increase in the response sensitivity (NO in step S4) but detects a decrease in the response sensitivity (YES in step S7), it calculates the deviation area of an arbitrary section. The deviation area is the cumulative value of the deviation between the load target value and the load response in an arbitrary section, and is the area of the region surrounded by the load target value and the load response (see FIG. 6). If the calculated deviation area is equal to or greater than a predetermined threshold (YES in step S8), the control parameter adjustment unit 95 adjusts the control parameters so as to increase the control gain (step S6). Specifically, the control parameter adjustment unit 95 generates a new proportional gain Kpn by increasing the proportional gain Kp by a predetermined second proportional gain adjustment amount, and updates the proportional gain Kp with the new proportional gain Kpn .

破砕機1の応答感度が低下すると、外乱などにより負荷目標値と負荷応答との偏差が大きくなった場合に、負荷応答を負荷目標値へ復帰させるために時間を要する。このことから、上述のように応答感度が低下した場合に制御パラメータを調整することが望ましいが、ハンチングを抑制する目的からは、応答感度が低下した場合の制御パラメータの調整は省略されてもよい。 When the response sensitivity of the crusher 1 decreases, if the deviation between the load target value and the load response becomes large due to an external disturbance or the like, it takes time to restore the load response to the load target value. For this reason, it is desirable to adjust the control parameters when the response sensitivity decreases as described above, but for the purpose of suppressing hunting, the adjustment of the control parameters when the response sensitivity decreases may be omitted.

制御パラメータ調整部95は、応答感度の変化が十分に小さい場合、応答感度が上昇しているがハンチングの振幅が閾値未満である場合、及び、応答感度が低下しているが偏差面積が閾値未満である場合には、制御パラメータの調整を行わない。 The control parameter adjustment unit 95 does not adjust the control parameters if the change in response sensitivity is sufficiently small, if the response sensitivity is increasing but the hunting amplitude is less than the threshold, or if the response sensitivity is decreasing but the deviation area is less than the threshold.

上記のように、制御パラメータ調整部95によって現在の応答感度に応じた値となるように制御パラメータの調整が行われる。制御パラメータが調整されたフィードバック制御部92では、負荷目標値と負荷応答との偏差から速度型PID制御アルゴリズムに基づいて新たな指令値MVnを生成する(ステップS9)。 As described above, the control parameters are adjusted by the control parameter adjustment unit 95 so that the control parameters correspond to the current response sensitivity. In the feedback control unit 92 in which the control parameters have been adjusted, a new command value MVn is generated based on the speed-type PID control algorithm from the deviation between the load target value and the load response (step S9).

フィードバック制御部92は、生成した新たな指令値MVnを動作制御装置90へ出力する。動作制御装置90は、新たな指令値MVnに対応して制御対象を調整する要素を動作させる。制御対象が供給装置4による原石の供給量である場合には、新たな指令値MVnに対応して供給装置4が動作して、ホッパ2への原石の供給量が変化する。また、制御対象が出口セット調整装置10による出口セット量である場合には、新たな指令値MVnに対応して油圧シリンダ6が動作して、出口セット量が変化する。 The feedback control unit 92 outputs the generated new command value MV n to the operation control device 90. The operation control device 90 operates an element that adjusts the control target in response to the new command value MV n . When the control target is the supply amount of raw ore by the supply device 4, the supply device 4 operates in response to the new command value MV n , and the supply amount of raw ore to the hopper 2 changes. When the control target is the outlet set amount by the outlet set adjustment device 10, the hydraulic cylinder 6 operates in response to the new command value MV n , and the outlet set amount changes.

上記のように新たな指令値MVnに対応して制御対象が変化すると、負荷指標Iに新たな指令値MVnの応答が表れる。破砕負荷制御装置91は処理をステップS1へ戻して、負荷応答取得部94が取得した新たな指令値MVnの未処理負荷応答に基づいて破砕負荷制御を行う。なお、上記のように制御パラメータの調整が行われても応答感度の変化が改善されないことがあり、このような場合にはメンテナンスが必要となる。そこで、制御パラメータ調整部95は、制御パラメータの調整を行ってから所定の観察期間(例えば数時間)を経過しても応答感度の変化が継続的に推定されている場合に、オペレータに対し異常を報知するために警報装置99へ警報を出力するように構成されていてよい。 When the control target changes in response to the new command value MV n as described above, the load index I shows a response to the new command value MV n . The crushing load control device 91 returns the process to step S1 and performs crushing load control based on the unprocessed load response of the new command value MV n acquired by the load response acquisition unit 94. Note that even if the control parameters are adjusted as described above, the change in response sensitivity may not be improved, and in such a case, maintenance is required. Therefore, the control parameter adjustment unit 95 may be configured to output an alarm to the alarm device 99 to notify an operator of an abnormality when the change in response sensitivity is continuously estimated even after a predetermined observation period (e.g., several hours) has elapsed since the control parameters were adjusted.

図7は、破砕負荷制御のシミュレーション結果を示す図表である。図7中、(a)は出口セット量、(b)は原石の供給量、(c)は負荷応答、(d)は制御ゲイン調整値を表し、(a)~(d)の時間軸(横軸)は対応している。ここで、負荷指標Iとして破砕圧(即ち、油圧室65の圧力)が採用され、破砕圧の生データが前処理されたものが負荷応答として示されている。また、調整される制御パラメータとして制御ゲインが採用され、制御ゲイン調整値は、初期ゲインを1としたときの割合で表されている。 Figure 7 is a chart showing the simulation results of crushing load control. In Figure 7, (a) represents the outlet set amount, (b) represents the supply amount of raw ore, (c) represents the load response, and (d) represents the control gain adjustment value, with (a) to (d) corresponding to each other on the time axis (horizontal axis). Here, the crushing pressure (i.e., the pressure in the hydraulic chamber 65) is used as the load index I, and the raw data of the crushing pressure that has been preprocessed is shown as the load response. In addition, the control gain is used as the control parameter to be adjusted, and the control gain adjustment value is expressed as a ratio when the initial gain is set to 1.

図7に示すように、開始から約50秒後から出口セット量の振動に対応して負荷応答にハンチングが表れた。これを応答感度の上昇と捉えて約250秒後に制御ゲインを下げるように調整した結果、約300秒後に応答感度が適切に回復してハンチングが解消した。制御ゲインを下げた状態において、開始から約600秒後に原石の特性が変更となって負荷応答が負荷目標値を下回った。これを応答感度の低下と捉えて約700秒後に制御ゲインを上げるように調整した結果、目標値への追従性が悪い状態が解消し、負荷応答が急峻に立ち上がって開始から約800秒後には応答感度が適切に回復して負荷応答がおよそ負荷目標値となった。開始から約1100秒後に原石の特性が変更となり、出口セット量の振動が生じて負荷応答にハンチングが表れ、前述と同様に制御ゲインの調整が行われた。 As shown in Figure 7, hunting appeared in the load response in response to the vibration of the outlet set amount about 50 seconds after the start. This was interpreted as an increase in response sensitivity, and the control gain was adjusted to be lowered about 250 seconds later. As a result, the response sensitivity properly recovered about 300 seconds later, and the hunting was eliminated. With the control gain lowered, the characteristics of the ore changed about 600 seconds after the start, and the load response fell below the load target value. This was interpreted as a decrease in response sensitivity, and the control gain was adjusted to be higher about 700 seconds later. As a result, the condition of poor tracking to the target value was eliminated, the load response rose sharply, and about 800 seconds after the start, the response sensitivity properly recovered, and the load response was approximately the load target value. About 1100 seconds after the start, the characteristics of the ore changed, causing the outlet set amount to vibrate, and hunting appeared in the load response, and the control gain was adjusted as described above.

このシミュレーション結果から、運転の途中で負荷応答に変動が生じても、制御ゲインの調整が行われることにより負荷応答が負荷目標値へ回復して、安定的な破砕を継続できることがわかる。また、このシミュレーション結果からわかるように、破砕機1では系に変化が生じた場合に、その応答は負荷指標Iに急峻に表れるが、これに過敏に反応する必要性は低く、過敏に反応するとアクチュエータ保護の観点から却って好ましくない。破砕機1のこのような特性ゆえに、未処理負荷応答の前処理として移動平均によるノイズ除去と、ローパスフィルタによるハンチングの抽出とを行うことが好適である。 These simulation results show that even if fluctuations occur in the load response during operation, the load response can be restored to the load target value by adjusting the control gain, allowing stable crushing to continue. As can be seen from these simulation results, when a change occurs in the system of crusher 1, the response is sharply reflected in the load index I, but there is little need to react sensitively to this, and reacting sensitively would be undesirable from the perspective of protecting the actuator. Due to these characteristics of crusher 1, it is preferable to perform preprocessing of the raw load response by removing noise using a moving average and extracting hunting using a low-pass filter.

<破砕負荷制御の第2例>
続いて、破砕負荷制御の第2例について説明する。図8は、第2例に係る破砕負荷制御の構成を示す図である。図8に示すように、破砕負荷制御装置91は、フィードバック制御部920と、負荷応答取得部94と、制御パラメータ調整部950と、前処理部97とを備える。第2例では、前述の第1例と比較して、フィードバック制御部920及び制御パラメータ調整部950の構成のみが異なる。よって、以下では、フィードバック制御部920及び制御パラメータ調整部950の構成について詳細に説明し、余については第1例の説明を参照して省略する。
<Second example of crushing load control>
Next, a second example of the crushing load control will be described. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the crushing load control according to the second example. As shown in FIG. 8, the crushing load control device 91 includes a feedback control unit 920, a load response acquisition unit 94, a control parameter adjustment unit 950, and a pre-processing unit 97. In the second example, compared to the first example described above, only the configurations of the feedback control unit 920 and the control parameter adjustment unit 950 are different. Therefore, in the following, the configurations of the feedback control unit 920 and the control parameter adjustment unit 950 will be described in detail, and the rest will be omitted by referring to the description of the first example.

フィードバック制御部920は、比例積分微分(PID:Proportional-Integral-Derivative)制御アルゴリズムを用いて負荷応答をフィードバック制御するPID制御器である。制御パラメータ調整部950は、PID制御器であるフィードバック制御部920の制御パラメータについてデータ駆動型制御器チューニング(FRIT)を行うように構成されている。制御パラメータ調整部950では、周期的な信号を用いたシステム同定を行うことなく、閉ループで計測された一組の入出力データを用いてフィードバック制御部920の理想的な制御パラメータを求める。以下では、図9及び図10を用いて、破砕負荷制御装置91で行われる初期制御パラメータの設定の流れを説明する。図9は、第2例に係る破砕負荷制御の処理の流れ図である。 The feedback control unit 920 is a proportional-integral-derivative (PID) controller that feedback controls the load response using a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm. The control parameter adjustment unit 950 is configured to perform data-driven controller tuning (FRIT) on the control parameters of the feedback control unit 920, which is a PID controller. The control parameter adjustment unit 950 obtains ideal control parameters for the feedback control unit 920 using a set of input/output data measured in a closed loop, without performing system identification using a periodic signal. Below, the flow of setting the initial control parameters performed by the crushing load control device 91 will be explained using Figures 9 and 10. Figure 9 is a flow chart of the crushing load control process according to the second example.

先ず、制御パラメータ調整部950は、閉ループ応答特性としての負荷応答を取得する(ステップS11)。ここで、図10(A)に示すように、制御パラメータ調整部950は負荷目標値に励振信号を与える。フィードバック制御部920は励振信号に基づいて指令値を生成して動作制御装置90へ出力する。負荷応答取得部94は、閉ループ応答として未処理負荷応答を取得する。前処理部97は取得した未処理負荷応答を前処理部97で前処理して負荷応答とする。前処理部97の構成及び処理内容は、第1例と同じである。制御パラメータ調整部950は、この負荷応答を閉ループ応答特性として取得する。 First, the control parameter adjustment unit 950 acquires a load response as a closed-loop response characteristic (step S11). Here, as shown in FIG. 10(A), the control parameter adjustment unit 950 provides an excitation signal to the load target value. The feedback control unit 920 generates a command value based on the excitation signal and outputs it to the operation control device 90. The load response acquisition unit 94 acquires an unprocessed load response as a closed-loop response. The pre-processing unit 97 pre-processes the acquired unprocessed load response to obtain a load response. The configuration and processing content of the pre-processing unit 97 are the same as those in the first example. The control parameter adjustment unit 950 acquires this load response as a closed-loop response characteristic.

最初に閉ループ応答特性を取得する際のフィードバック制御部920の制御パラメータ(デフォルト制御ゲイン)は、不安定化及びハンチングを避けるため、応答感度が高いときに対応した低めに設定される。 The control parameters (default control gains) of the feedback control unit 920 when initially acquiring the closed-loop response characteristics are set low to correspond to high response sensitivity in order to avoid instability and hunting.

初期制御パラメータの調整時間を短縮するために、励振信号にはステップ入力ではなくインパルス入力(又は、インパルス入力+ステップ入力)を用いることが望ましい。ここで、励振信号にステップ入力を用いる場合には、負荷応答がノイズに埋もれないように、負荷が十分に立ち上がるまで待つ必要がある。これに対し、励振信号にインパルス入力を用いることで、負荷が十分に立ち上がるまで待つ必要がなくなり、閉ループ応答特性を短時間で取得することが可能となる。 To shorten the adjustment time for the initial control parameters, it is desirable to use an impulse input (or an impulse input + step input) as the excitation signal rather than a step input. Here, when using a step input as the excitation signal, it is necessary to wait until the load has risen sufficiently so that the load response is not buried in noise. In contrast, by using an impulse input as the excitation signal, it is no longer necessary to wait until the load has risen sufficiently, and it is possible to obtain the closed-loop response characteristics in a short time.

次に、制御パラメータ調整部950は、取得した閉ループ応答特性を用いて最適化演算により制御パラメータを求める(ステップS12)。ここで、図10(B)に示すように、制御パラメータ調整部950は、負荷応答と指令値とを取得し、これらに基づいて応答感度に合わせた制御パラメータを最適化計算により求める。本実施形態では、最適化計算の手法として準ニュートン法をベースとした勾配法(例えば、BFGS法等)を用いてオンラインで最適化計算を行う。 Next, the control parameter adjustment unit 950 obtains control parameters by optimization calculation using the obtained closed loop response characteristics (step S12). Here, as shown in FIG. 10(B), the control parameter adjustment unit 950 obtains the load response and the command value, and obtains control parameters that match the response sensitivity based on these by optimization calculation. In this embodiment, the optimization calculation is performed online using a gradient method based on the quasi-Newton method (e.g., the BFGS method, etc.) as the optimization calculation method.

制御パラメータ調整部950による最適化計算は、オンライン/オフライン何れの場合でも実施可能である。例えば、制御パラメータの調整は、破砕機1の初期起動時や再起動時にオフラインで行われ、破砕機1の運転中の任意のタイミングでオンラインで行われてもよい。制御パラメータ調整部950は、現状の最適なパラメータを算出し、これを破砕負荷制御に反映させていくことができる。 The optimization calculation by the control parameter adjustment unit 950 can be performed either online or offline. For example, the adjustment of the control parameters may be performed offline when the crusher 1 is initially started or restarted, or may be performed online at any time while the crusher 1 is in operation. The control parameter adjustment unit 950 can calculate the optimal parameters for the current situation and reflect them in the crushing load control.

続いて、制御パラメータ調整部950は、検証のために、算出した制御パラメータを用いた閉ループ応答特性としての負荷応答を取得する(ステップS13)。ここで、図10(C)に示すように、制御パラメータ調整部950は、算出した制御パラメータをフィードバック制御部920に設定し、負荷目標値にステップ状の励振信号を与える。フィードバック制御部920は、励振信号に基づいて指令値を生成して動作制御装置90へ出力する。負荷応答取得部94は、閉ループ応答として未処理負荷応答を取得する。前処理部97は取得した未処理負荷応答を前処理して負荷応答とする。制御パラメータ調整部950は、この負荷応答を検証のための閉ループ応答特性として取得する。 Then, the control parameter adjustment unit 950 acquires a load response as a closed-loop response characteristic using the calculated control parameters for verification (step S13). Here, as shown in FIG. 10(C), the control parameter adjustment unit 950 sets the calculated control parameters in the feedback control unit 920 and provides a step-shaped excitation signal to the load target value. The feedback control unit 920 generates a command value based on the excitation signal and outputs it to the operation control device 90. The load response acquisition unit 94 acquires an unprocessed load response as a closed-loop response. The preprocessing unit 97 preprocesses the acquired unprocessed load response to obtain a load response. The control parameter adjustment unit 950 acquires this load response as a closed-loop response characteristic for verification.

最後に、制御パラメータ調整部950は、検証のための閉ループ応答特性と所与の理想応答特性との偏差を求める(ステップS14)。制御パラメータ調整部950は、偏差が所与の閾値以下であれば、求めた制御パラメータは適切であると判断して、制御パラメータの調整を終了する。一方、制御パラメータ調整部950は、偏差が所与の閾値を上回れば、求めた制御パラメータは適切でないと判断して、処理をステップS12に戻す。 Finally, the control parameter adjustment unit 950 determines the deviation between the closed-loop response characteristic for verification and a given ideal response characteristic (step S14). If the deviation is equal to or less than a given threshold, the control parameter adjustment unit 950 determines that the determined control parameters are appropriate and ends the adjustment of the control parameters. On the other hand, if the deviation is greater than the given threshold, the control parameter adjustment unit 950 determines that the determined control parameters are inappropriate and returns the process to step S12.

以上にフィードバック制御部920の初期制御パラメータの調整方法を説明したが、破砕機1の運転を再開する場合においても同様の手順でフィードバック制御部920の制御パラメータを調整することができる。この場合、制御装置9は毎回の制御パラメータ及び得られた負荷応答特性を記憶しておき、前回に制御パラメータの調整を行ったときに得られた負荷応答特性を今回得られた負荷応答特性と比較できるように、制御装置9に接続された表示出力装置98に負荷応答特性の推移が表示出力されてもよい。具体的には、表示制御部93は、制御パラメータ調整部950により調整された制御パラメータの値とそれにより得られた負荷応答との組み合わせが、直近の1回とそれよりも過去の少なくとも1回とについて同時に表示出力装置98の画面に表示されるように、表示出力装置98に対して表示情報を出力するように構成されている。この表示情報を取得した表示出力装置98は、直近の制御パラメータの値とそれにより得られた負荷応答との組み合わせと、それよりも過去の少なくとも1回の制御パラメータの値とそれにより得られた負荷応答との組み合わせとを表示出力する。なお、負荷応答特性には、例えば、時刻、未処理負荷応答、負荷応答などの情報が含まれおり、負荷応答に加えて、時刻や未処理負荷応答が表示出力装置98の画面に表示されてもよい。これによりオペレータに対し、自動で制御パラメータの調整が行われた結果としての破砕機1の運転状況を伝えることができる。制御パラメータ調整部950は、今回の制御パラメータの調整において所定の観察期間において良好な負荷応答が得られない場合は前回の制御パラメータの調整値へ戻すように構成されていてもよい。 The method for adjusting the initial control parameters of the feedback control unit 920 has been described above, but the control parameters of the feedback control unit 920 can be adjusted in a similar manner when the operation of the crusher 1 is resumed. In this case, the control unit 9 stores the control parameters and the load response characteristics obtained for each adjustment, and the progress of the load response characteristics may be displayed and output to the display output device 98 connected to the control unit 9 so that the load response characteristics obtained when the control parameters were adjusted last time can be compared with the load response characteristics obtained this time. Specifically, the display control unit 93 is configured to output display information to the display output device 98 so that the combination of the control parameter value adjusted by the control parameter adjustment unit 950 and the load response obtained thereby is displayed on the screen of the display output device 98 simultaneously for the most recent time and at least one time in the past. The display output device 98, which has acquired this display information, displays and outputs the combination of the most recent control parameter value and the load response obtained thereby, and the combination of the control parameter value and the load response obtained thereby for at least one time in the past. The load response characteristics include information such as time, raw load response, and load response, and in addition to the load response, the time and raw load response may be displayed on the screen of the display output device 98. This makes it possible to inform the operator of the operating status of the crusher 1 as a result of automatic control parameter adjustment. The control parameter adjustment unit 950 may be configured to return to the previous adjustment value of the control parameter if a good load response is not obtained within a specified observation period in the current control parameter adjustment.

(総括)
以上に説明したように、本実施形態に係る破砕機1の破砕負荷制御装置91は、
破砕機1の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得する負荷応答取得部94と、
未処理負荷応答を前処理して負荷応答とする前処理部97と、
負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいて新たな指令値を生成するフィードバック制御部92,920と、
負荷応答に基づいてフィードバック制御部92,920の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部95,950とを、備え、
前処理部97が、未処理負荷応答に含まれる破砕機1に固有の破砕振動を減衰させる定常特性抽出フィルタ97bを有することを特徴としている。
(Summary)
As described above, the crushing load control device 91 of the crusher 1 according to this embodiment has the following features:
a load response acquisition unit 94 that acquires a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control object of the crusher 1 as an unprocessed load response;
a pre-processing unit 97 for pre-processing the raw load response into a load response;
A feedback control unit 92, 920 for generating a new command value based on a deviation between the load response and a predetermined load target value;
and a control parameter adjusting unit (95, 950) for adjusting a control parameter of the feedback control unit (92, 920) based on a load response;
The pre-processing unit 97 is characterized by having a steady-state characteristic extraction filter 97b for attenuating crushing vibrations inherent to the crusher 1 and contained in the unprocessed load response.

なお、本実施形態において、破砕機1は、円錐筒状のコンケーブ14、コンケーブ14の内側に配置された円錐台状のマントル13、マントル13を偏心旋回運動させる電動モータ8、コンケーブ14とマントル13との間に形成された破砕室16へ原石を投入するためのホッパ2、ホッパ2へ原石を供給する供給装置4、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定する負荷測定器、及び、コンケーブ14とマントル13との出口セット量を変化させる出口セット調整装置10を備える旋動式破砕機であり、制御対象が、供給装置4による供給量及び出口セット調整装置10による出口セット量のうちいずれか一方である。 In this embodiment, the crusher 1 is a rotary crusher equipped with a conical cylindrical concave 14, a truncated cone-shaped mantle 13 arranged inside the concave 14, an electric motor 8 that rotates the mantle 13 in an eccentric motion, a hopper 2 for feeding raw stones into a crushing chamber 16 formed between the concave 14 and the mantle 13, a supply device 4 that supplies raw stones to the hopper 2, a load measuring device that measures a load index that directly or indirectly represents the crushing load, and an outlet set adjustment device 10 that changes the outlet set amount between the concave 14 and the mantle 13, and the controlled object is either the supply amount by the supply device 4 or the outlet set amount by the outlet set adjustment device 10.

上記構成の破砕機1の破砕負荷制御装置91によれば、フィードバック制御部92及び制御パラメータ調整部95に入力される負荷応答は、前処理部によりなされた処理に支配される。つまり、前処理によって破砕振動の影響が除去された負荷応答を破砕機1の負荷応答特性と見做すことができる。前処理部97のフィルタ特性は任意に設計可能であるから、このフィルタ特性に対応して制御パラメータ調整部95を設計することができる。これにより、制御パラメータ調整部95を用いて理論的にフィードバック制御部92の制御パラメータの自動的な調整を行うことができるので、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化と省人化とを実現することができ、また、制御パラメータの調整の要否の判断の精度を向上させることができる。 According to the crushing load control device 91 of the crusher 1 configured as described above, the load response input to the feedback control unit 92 and the control parameter adjustment unit 95 is governed by the processing performed by the pre-processing unit. In other words, the load response from which the influence of the crushing vibration has been removed by the pre-processing can be regarded as the load response characteristic of the crusher 1. Since the filter characteristics of the pre-processing unit 97 can be designed arbitrarily, the control parameter adjustment unit 95 can be designed corresponding to these filter characteristics. As a result, the control parameters of the feedback control unit 92 can be theoretically automatically adjusted using the control parameter adjustment unit 95, so that the work time and manpower required for adjusting the control parameters can be shortened and the accuracy of the judgment of whether or not the control parameters need to be adjusted can be improved.

また、本実施形態に係る破砕機1の負荷制御方法は、
破砕機1の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得するステップと、
未処理負荷応答を前処理するステップと、
未処理負荷応答を前処理して得られた負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいてフィードバック制御器(フィードバック制御部92)を用いて新たな指令値を生成するステップと、
負荷応答に基づいてフィードバック制御器の制御パラメータを調整するステップとを、含み、
前処理するステップが、未処理負荷応答に含まれる破砕機に固有の破砕振動を減衰させて未処理負荷応答から定常特性を抽出することを含むことを特徴としている。
Further, the load control method of the crusher 1 according to the present embodiment is as follows:
A step of acquiring a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control object of the crusher 1 as an unprocessed load response;
pre-processing the raw load responses;
generating a new command value using a feedback controller (feedback control unit 92) based on a deviation between a load response obtained by preprocessing the unprocessed load response and a predetermined load target value;
and adjusting a control parameter of a feedback controller based on the load response.
The pre-processing step includes extracting steady-state characteristics from the raw load response by damping crushing vibration inherent to the crusher and contained in the raw load response.

上記の破砕機1の破砕負荷制御方法によれば、新たな指令値を生成するステップ及び制御パラメータを調整するステップで利用される負荷応答は、前処理に支配される。つまり、前処理によって破砕振動の影響が除かれた負荷応答を破砕機1の負荷応答特性と見做すことができる。前処理において未処理負荷応答から定常特性を抽出する処理の内容は任意に設計可能であるから、前処理に対応して制御パラメータを調整するための処理を設計することができる。これにより、理論的にフィードバック制御器(フィードバック制御部92)の制御パラメータの自動的な調整を行うことができるので、制御パラメータの調整に要する作業時間の短縮化及び省力化を実現することができ、また、制御パラメータの調整の要否の判断の精度を向上させることができる。ひいては、破砕機の安定的な運転の継続に寄与することができる。 According to the above-mentioned crushing load control method for the crusher 1, the load response used in the step of generating a new command value and the step of adjusting the control parameters is governed by the preprocessing. In other words, the load response from which the influence of the crushing vibration has been removed by the preprocessing can be regarded as the load response characteristic of the crusher 1. Since the contents of the process for extracting the steady-state characteristics from the unprocessed load response in the preprocessing can be designed arbitrarily, a process for adjusting the control parameters corresponding to the preprocessing can be designed. This allows the control parameters of the feedback controller (feedback control unit 92) to be theoretically adjusted automatically, thereby shortening the work time and saving the labor required for adjusting the control parameters, and improving the accuracy of the judgment of whether or not the control parameters need to be adjusted. This can ultimately contribute to the continued stable operation of the crusher.

上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、定常特性抽出フィルタ97bは、破砕振動の最小周波数を遮断周波数とし、遮断周波数以上の周波数成分を減衰させるローパスフィルタである。 In the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the steady-state characteristic extraction filter 97b is a low-pass filter that has a cutoff frequency equal to the minimum frequency of the crushing vibration and attenuates frequency components equal to or higher than the cutoff frequency.

破砕機1に固有の破砕振動の周波数(固有振動周波数)より十分に低周波域側の遮断周波数を持つ定常特性抽出フィルタ97bで未処理負荷応答を前処理することで、前処理によって得られた負荷応答は定常特性抽出フィルタ97bに依存した既知の特性となる。定常特性抽出フィルタ97bのフィルタ特性は任意に設計可能であるから、負荷応答における安定限界(即ち、ハンチングが生じる周波数帯)を設定することが可能となる。 By preprocessing the unprocessed load response with the steady-state characteristic extraction filter 97b, which has a cutoff frequency sufficiently lower than the frequency of the crushing vibration inherent to the crusher 1 (natural vibration frequency), the load response obtained by preprocessing has known characteristics that depend on the steady-state characteristic extraction filter 97b. Since the filter characteristics of the steady-state characteristic extraction filter 97b can be designed arbitrarily, it is possible to set the stability limit of the load response (i.e., the frequency band where hunting occurs).

また、上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、前処理部97は、移動平均により高周波ノイズを減衰させるノイズ除去フィルタ97aを有する。同様に、上記実施形態に係る破砕負荷制御方法において、前処理するステップが、未処理負荷応答から高周波ノイズを減衰させることを含む。 In addition, in the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the preprocessing unit 97 has a noise removal filter 97a that attenuates high-frequency noise by moving average. Similarly, in the crushing load control method according to the above embodiment, the preprocessing step includes attenuating high-frequency noise from the unprocessed load response.

破砕機1では系に変化が生じた場合に、その応答は負荷指標Iに急峻に表れるが、これに過敏に反応する必要性は低く、過敏に反応するとアクチュエータ保護の観点から却って好ましくない。よって、上記構成の前処理部97は破砕機1の、応答は早いが制御はゆっくりでもかまわない、という特性に好適である。 When a change occurs in the system of the crusher 1, the response is reflected in the load index I sharply, but there is little need to react to this too sensitively, and reacting too sensitively is undesirable from the viewpoint of protecting the actuator. Therefore, the pre-processing unit 97 configured as described above is suitable for the characteristics of the crusher 1, which has a fast response but does not care if the control is slow.

また、上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、第1例に係る制御パラメータ調整部95は、負荷応答のFFT周波数解析を行い、その解析結果に既知のハンチング周波数のピークが検出された場合に、応答感度の上昇を推定するように構成されている。更に、制御パラメータ調整部95は、応答感度の上昇を推定したときに、負荷応答に含まれるハンチングの振幅を求め、振幅が所定の第1閾値以上であるときに、制御パラメータとしての制御ゲインが減少するように制御パラメータの調整を行うように構成されている。 In addition, in the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the control parameter adjustment unit 95 according to the first example is configured to perform an FFT frequency analysis of the load response, and estimate an increase in response sensitivity when a peak of a known hunting frequency is detected in the analysis result. Furthermore, the control parameter adjustment unit 95 is configured to obtain the amplitude of the hunting included in the load response when estimating an increase in response sensitivity, and adjust the control parameter so that the control gain as a control parameter is reduced when the amplitude is equal to or greater than a predetermined first threshold value.

同様に、上記実施形態に係る制御パラメータを調整するステップは、負荷応答のFFT周波数解析を行い、その解析結果に既知のハンチング周波数のピークが検出された場合に、応答感度の上昇を推定することを含む。更に、制御パラメータを調整するステップは、応答感度の上昇を推定したときに、負荷応答に含まれるハンチングの振幅を求め、振幅が所定の第1閾値以上であるときに、制御パラメータとしての制御ゲインが減少するように制御パラメータの調整を行うことを含む。 Similarly, the step of adjusting the control parameters according to the above embodiment includes performing an FFT frequency analysis of the load response, and estimating an increase in response sensitivity when a peak of a known hunting frequency is detected in the analysis result. Furthermore, the step of adjusting the control parameters includes determining the amplitude of the hunting included in the load response when an increase in response sensitivity is estimated, and adjusting the control parameters such that the control gain as a control parameter is reduced when the amplitude is equal to or greater than a predetermined first threshold value.

このように破砕振動の影響が除去された負荷応答に対しFFT周波数解析を行うことによって、ハンチング周波数のピークの検出によって応答感度の上昇を高精度に推定することができる。そして、このように推定された応答感度の上昇に対応して制御パラメータの調整が成されるので、破砕機1では応答感度が大幅に変動するが、破砕負荷が制御されて安定した運転を継続することが可能となる。 By performing FFT frequency analysis on the load response from which the effects of crushing vibration have been removed in this way, the increase in response sensitivity can be estimated with high accuracy by detecting the peak of the hunting frequency. Then, the control parameters are adjusted in response to the increase in response sensitivity estimated in this way, so that although the response sensitivity of the crusher 1 fluctuates significantly, the crushing load is controlled and stable operation can be continued.

また、上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、第1例に係る制御パラメータ調整部95は、負荷応答のFFT解析結果にハンチング周波数のピークが検出されず且つハンチング周波数よりも小さい周波数のピークが検出された場合に、応答感度の低下を推定するように構成されている。更に、制御パラメータ調整部95は、応答感度の低下を推定したときに、負荷目標値と負荷応答との偏差を所定期間累積した偏差面積を求め、偏差面積が所定の第2閾値以上であるときに、制御パラメータとしての制御ゲインを増加させるように制御パラメータの調整を行うように構成されている。 In addition, in the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the control parameter adjustment unit 95 according to the first example is configured to estimate a decrease in response sensitivity when no hunting frequency peak is detected in the FFT analysis result of the load response and a peak of a frequency lower than the hunting frequency is detected. Furthermore, when estimating a decrease in response sensitivity, the control parameter adjustment unit 95 is configured to calculate a deviation area obtained by accumulating the deviation between the load target value and the load response for a predetermined period, and adjust the control parameter so as to increase the control gain as a control parameter when the deviation area is equal to or greater than a predetermined second threshold value.

同様に、上記実施形態に係る破砕負荷制御方法において、前記制御パラメータを調整するステップが、前記解析結果に前記ハンチング周波数のピークが検出されず且つ前記ハンチング周波数よりも小さい周波数のピークが検出された場合に、応答感度の低下を推定することを含む。更に、制御パラメータを調整するステップが、応答感度の低下を推定したときに、負荷目標値と負荷応答との偏差を所定期間累積した偏差面積を求め、偏差面積が所定の第2閾値以上であるときに、制御パラメータとしての制御ゲインを増加させるように制御パラメータの調整を行うことを含む。 Similarly, in the crushing load control method according to the above embodiment, the step of adjusting the control parameters includes estimating a decrease in response sensitivity when the analysis result does not detect a peak of the hunting frequency and detects a peak of a frequency lower than the hunting frequency. Furthermore, the step of adjusting the control parameters includes, when the decrease in response sensitivity is estimated, determining a deviation area obtained by accumulating the deviation between the load target value and the load response for a predetermined period, and adjusting the control parameters to increase the control gain as a control parameter when the deviation area is equal to or greater than a predetermined second threshold value.

このように破砕振動の影響が除去された負荷応答に対しFFT周波数解析を行うことによって、ハンチング周波数より低い周波数のピークの検出によって応答感度の低下を高精度に推定することができる。そして、このように推定された応答感度の低下に対応して制御パラメータの調整が成されるので、破砕機1では応答感度が大幅に変動するが、破砕負荷が制御されて安定した運転を継続することが可能となる。 By performing FFT frequency analysis on the load response from which the effects of crushing vibration have been removed in this way, the decrease in response sensitivity can be estimated with high accuracy by detecting peaks at frequencies lower than the hunting frequency. Then, the control parameters are adjusted in response to the decrease in response sensitivity estimated in this way, so that although the response sensitivity of the crusher 1 fluctuates significantly, the crushing load is controlled and stable operation can be continued.

また、上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、第1例に係る制御パラメータ調整部95は、制御パラメータの調整を行ってから所定の観察期間を経過しても応答感度の変化が継続的に推定されている場合に、オペレータに対し異常を報知するために警報を出力するように構成されている。 In addition, in the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the control parameter adjustment unit 95 according to the first example is configured to output an alarm to notify the operator of an abnormality if a change in response sensitivity is continuously estimated even after a predetermined observation period has elapsed since the control parameter was adjusted.

同様に、上記実施形態に係る破砕負荷調整方法において、制御パラメータを調整するステップが、制御パラメータの調整を行ってから所定の観察期間を経過しても応答感度の変化が継続的に推定されている場合に、オペレータに対し異常を報知するために警報を出力することを含む。 Similarly, in the crushing load adjustment method according to the above embodiment, the step of adjusting the control parameters includes outputting an alarm to notify an operator of an abnormality if a change in response sensitivity is estimated to continue even after a predetermined observation period has elapsed since the adjustment of the control parameters.

また、上記実施形態に係る破砕負荷制御装置91において、第2例に係る制御パラメータ調整部950は、データ駆動型制御器チューニング(FRIT)を行うように構成されている。ここで、制御パラメータ調整部950により調整された制御パラメータの値とそれにより得られた負荷応答との組み合わせが、直近の1回とそれよりも過去の少なくとも1回とについて同時に表示されるように表示情報を出力するように構成された表示制御部93を、更に備えていてもよい。 In addition, in the crushing load control device 91 according to the above embodiment, the control parameter adjustment unit 950 according to the second example is configured to perform data-driven controller tuning (FRIT). Here, the device may further include a display control unit 93 configured to output display information such that a combination of the control parameter value adjusted by the control parameter adjustment unit 950 and the load response obtained thereby is simultaneously displayed for the most recent occurrence and at least one occurrence prior to that.

同様に、上記実施形態の第2例において、制御パラメータを調整するステップが、制御パラメータのデータ駆動型制御器チューニング(FRIT)を行うことを含む。ここで、制御パラメータを調整するステップが、調整された制御パラメータの値とそれにより得られた負荷応答との組み合わせを、直近の1回とそれよりも過去の少なくとも1回とについて同時に表示されるように出力することを含んでいてよい。 Similarly, in a second example of the above embodiment, the step of adjusting the control parameters includes performing data-driven controller tuning (FRIT) of the control parameters. Here, the step of adjusting the control parameters may include outputting a combination of the adjusted control parameter values and the load responses obtained thereby so as to be displayed simultaneously for the most recent time and at least one time beyond that.

このように制御パラメータの調整にFRITを用いることによって、従来実機試験による試行錯誤によって行われていた初期制御パラメータ(最初の起動時及び再起動時)の調整を省人化し、また、作業に係る時間を短縮することができる。 By using FRIT to adjust the control parameters in this way, it is possible to reduce the number of people required to adjust the initial control parameters (at the first start-up and restart), which was previously done by trial and error during actual equipment testing, and also to shorten the time required for this work.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。 The above describes a preferred embodiment of the present invention, but the present invention also includes modifications of the specific structure and/or details of the function of the above embodiment without departing from the spirit of the present invention. The above configuration can be modified, for example, as follows:

例えば、上記実施形態において、破砕機1は油圧式の出口セット調整装置10を備えるが、破砕負荷制御装置91の破砕負荷制御は機械式の出口セット調整装置を備える機械式の破砕機に適用されてもよい。但し、機械式の破砕機では、破砕運転中は出口セット調整装置に圧力をかけ固定しておく必要があることから、破砕運転中に出口セット量を変更することは困難であり、制御対象として供給装置4の供給量が採用される。 For example, in the above embodiment, the crusher 1 is equipped with a hydraulic outlet set adjustment device 10, but the crushing load control of the crushing load control device 91 may be applied to a mechanical crusher equipped with a mechanical outlet set adjustment device. However, in a mechanical crusher, since the outlet set adjustment device needs to be fixed by applying pressure during crushing operation, it is difficult to change the outlet set amount during crushing operation, and the supply amount of the supply device 4 is used as the control target.

例えば、上記実施形態において、フィードバック制御部92,920の制御パラメータの調整はオンラインで行われるが、オフラインで行われてもよい。 For example, in the above embodiment, the adjustment of the control parameters of the feedback control units 92 and 920 is performed online, but may also be performed offline.

また、上記実施形態において、第1例と第2例の破砕負荷制御が一つの破砕機1に対し組み合わされて適用されてもよい。例えば、破砕機1の初期起動時及び再起動時に第2例に基づいて制御パラメータの調整が行われ、破砕機1の定常運転中に第1例に基づいて制御パラメータの調整が行われてもよい。 In addition, in the above embodiment, the crushing load control of the first and second examples may be combined and applied to one crusher 1. For example, the control parameters may be adjusted based on the second example at the initial start-up and restart of the crusher 1, and the control parameters may be adjusted based on the first example during steady-state operation of the crusher 1.

また、上記実施形態において、破砕機1は旋動式破砕機であるが、本発明が適用される破砕機1は旋動式破砕機に限定されず、制御速度が比較的ゆっくりでもかまわない破砕機に適用可能である。このような破砕機として、廃棄物等の破砕に利用される一軸せん断式破砕機や、岩石や鉱石などの破砕に利用される衝撃式破砕機などが挙げられる。 In the above embodiment, the crusher 1 is a gyratory crusher, but the crusher 1 to which the present invention is applied is not limited to a gyratory crusher, and can be applied to any crusher that does not require a relatively slow control speed. Examples of such crushers include uniaxial shear crushers used to crush waste materials, and impact crushers used to crush rocks, ores, etc.

また、上記実施形態において、破砕機1は破砕負荷制御装置91からの指令を受けて原石の投入量の変更または出口セット量の変更を自動的に行うが、原石の投入量の変更や出口セット量の変更がオペレータの手動によって操作されてもよい。この場合、制御装置9が表示出力装置98に負荷応答状況や、破砕負荷制御装置91からの指令(即ち、操作量又はその調整値)を表示出力させるように構成されていることが望ましい。 In the above embodiment, the crusher 1 automatically changes the amount of raw ore input or the amount of the outlet set in response to a command from the crushing load control device 91, but the amount of raw ore input or the amount of the outlet set may be changed manually by an operator. In this case, it is preferable that the control device 9 is configured to display and output the load response status and the command from the crushing load control device 91 (i.e., the operation amount or its adjustment value) on the display output device 98.

1 :破砕機
2 :ホッパ
4 :供給装置
8 :電動モータ
10 :出口セット調整装置
13 :マントル
14 :コンケーブ
16 :破砕室
9 :制御装置
90 :動作制御装置
91 :破砕負荷制御装置
92,920:フィードバック制御部(フィードバック制御器)
93 :表示制御部
94 :負荷応答取得部
93 :表示制御部
95,950:制御パラメータ調整部
97 :前処理部
97a :ノイズ除去フィルタ
97b :定常特性抽出フィルタ
1: Crusher 2: Hopper 4: Feeding device 8: Electric motor 10: Outlet set adjustment device 13: Mantle 14: Concave 16: Crushing chamber 9: Control device 90: Operation control device 91: Crushing load control device 92, 920: Feedback control unit (feedback controller)
93: Display control unit 94: Load response acquisition unit 93: Display control unit 95, 950: Control parameter adjustment unit 97: Preprocessing unit 97a: Noise removal filter 97b: Steady-state characteristic extraction filter

Claims (20)

破砕機の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得する負荷応答取得部と、
前記未処理負荷応答を前処理して負荷応答とする前処理部と、
前記負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいて新たな指令値を生成するフィードバック制御部と、
前記負荷応答に基づいて前記フィードバック制御部の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部とを、備え、
前記前処理部が、前記未処理負荷応答に含まれる前記破砕機に固有の破砕振動を減衰させる定常特性抽出フィルタを有する、
破砕機の破砕負荷制御装置。
a load response acquisition unit that acquires a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control target of the crusher as an unprocessed load response;
a pre-processing unit for pre-processing the unprocessed load response into a load response;
a feedback control unit that generates a new command value based on a deviation between the load response and a predetermined load target value;
a control parameter adjustment unit that adjusts a control parameter of the feedback control unit based on the load response;
The pre-processing unit has a steady-state characteristic extraction filter that attenuates crushing vibrations inherent to the crusher contained in the unprocessed load response.
Crushing load control device for crushers.
前記定常特性抽出フィルタは、前記破砕振動の最小周波数を遮断周波数とし、前記遮断周波数以上の周波数成分を減衰させるローパスフィルタである、
請求項1に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
The steady-state characteristic extraction filter is a low-pass filter that has a cutoff frequency equal to the minimum frequency of the crushing vibration and attenuates frequency components equal to or higher than the cutoff frequency.
The crushing load control device for a crusher according to claim 1.
前記前処理部が、高周波ノイズを減衰させるノイズ除去フィルタを有する、
請求項1又は2に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
The pre-processing unit has a noise removal filter that attenuates high-frequency noise.
The crushing load control device for a crusher according to claim 1 or 2.
前記制御パラメータ調整部は、前記負荷応答のFFT周波数解析を行い、その解析結果に既知のハンチング周波数のピークが検出された場合に、応答感度の上昇を推定するように構成されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
the control parameter adjustment unit is configured to perform an FFT frequency analysis of the load response, and, when a peak of a known hunting frequency is detected in a result of the analysis, to estimate an increase in response sensitivity.
The crushing load control device for a crusher according to any one of claims 1 to 3.
前記制御パラメータ調整部は、前記応答感度の上昇を推定したときに、前記負荷応答に含まれるハンチングの振幅を求め、前記振幅が所定の第1閾値以上であるときに、前記制御パラメータとしての制御ゲインが減少するように前記制御パラメータの調整を行うように構成されている、
請求項4に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
the control parameter adjustment unit is configured to obtain an amplitude of hunting included in the load response when an increase in the response sensitivity is estimated, and adjust the control parameter such that a control gain as the control parameter is reduced when the amplitude is equal to or greater than a predetermined first threshold value.
The crushing load control device for a crusher according to claim 4.
前記制御パラメータ調整部は、前記解析結果に前記ハンチング周波数のピークが検出されず且つ前記ハンチング周波数よりも小さい周波数のピークが検出された場合に、応答感度の低下を推定するように構成されている、
請求項4又は5に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
the control parameter adjustment unit is configured to estimate a decrease in response sensitivity when a peak of the hunting frequency is not detected in the analysis result and a peak of a frequency lower than the hunting frequency is detected.
The crushing load control device for a crusher according to claim 4 or 5.
前記制御パラメータ調整部は、前記応答感度の低下を推定したときに、前記負荷目標値と前記負荷応答との偏差を所定期間累積した偏差面積を求め、前記偏差面積が所定の第2閾値以上であるときに、前記制御パラメータとしての制御ゲインを増加させるように前記制御パラメータの調整を行うように構成されている、
請求項6に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
the control parameter adjustment unit is configured to calculate a deviation area obtained by accumulating a deviation between the load target value and the load response for a predetermined period when the decrease in the response sensitivity is estimated, and adjust the control parameter so as to increase a control gain as the control parameter when the deviation area is equal to or larger than a predetermined second threshold value.
The crushing load control device for a crusher according to claim 6.
前記制御パラメータ調整部は、前記制御パラメータの調整を行ってから所定の観察期間を経過しても前記応答感度の変化が継続的に推定されている場合に、オペレータに対し異常を報知するために警報を出力するように構成されている、
請求項4~7のいずれか一項に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
the control parameter adjustment unit is configured to output an alarm to notify an operator of an abnormality when a change in the response sensitivity is continuously estimated even after a predetermined observation period has elapsed since the adjustment of the control parameter.
The crushing load control device for a crusher according to any one of claims 4 to 7.
前記制御パラメータ調整部が、データ駆動型制御器チューニング(FRIT)を行うように構成されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
The control parameter adjustment unit is configured to perform data-driven controller tuning (FRIT).
The crushing load control device for a crusher according to any one of claims 1 to 3.
前記制御パラメータ調整部により調整された前記制御パラメータの値とそれにより得られた前記負荷応答との組み合わせが、直近の1回とそれよりも過去の少なくとも1回とについて同時に表示されるように表示情報を出力するように構成された表示制御部を、更に備える、
請求項9に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
a display control unit configured to output display information such that a combination of the value of the control parameter adjusted by the control parameter adjustment unit and the load response obtained thereby is simultaneously displayed for a most recent time and at least one time before that,
The crushing load control device for a crusher according to claim 9.
前記破砕機は、円錐筒状のコンケーブ、前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントル、前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータ、前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ原石を投入するためのホッパ、前記ホッパへ前記原石を供給する供給装置、前記破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定する負荷測定器、及び、前記コンケーブと前記マントルとの出口セット量を変化させる出口セット調整装置を備える旋動式破砕機であり、
前記制御対象が、前記供給装置による供給量及び前記出口セット調整装置による出口セット量のうちいずれか一方である、
請求項1~10のいずれか一項に記載の破砕機の破砕負荷制御装置。
The crusher is a rotary crusher including a conical cylindrical concave, a truncated cone-shaped mantle disposed inside the concave, an electric motor for eccentrically rotating the mantle, a hopper for feeding raw stones into a crushing chamber formed between the concave and the mantle, a supply device for supplying the raw stones to the hopper, a load measuring device for measuring a load index directly or indirectly indicating the crushing load, and an outlet set adjusting device for changing an outlet set amount between the concave and the mantle,
The control target is either one of the supply amount by the supply device and the outlet set amount by the outlet set adjustment device.
The crushing load control device for a crusher according to any one of claims 1 to 10.
破砕機の或る制御対象に対して出力された或る指令値の応答として得られた破砕負荷を未処理負荷応答として取得するステップと、
前記未処理負荷応答を前処理するステップと、
前記未処理負荷応答を前記前処理して得られた負荷応答と所定の負荷目標値との偏差に基づいてフィードバック制御器を用いて新たな指令値を生成するステップと、
前記負荷応答に基づいて前記フィードバック制御器の制御パラメータを調整するステップとを、含み、
前記前処理するステップが、前記未処理負荷応答に含まれる前記破砕機に固有の破砕振動を減衰させて前記未処理負荷応答から定常特性を抽出することを含む、
破砕機の破砕負荷制御方法。
A step of acquiring a crushing load obtained as a response to a certain command value outputted to a certain control object of the crusher as an unprocessed load response;
pre-processing the raw load responses;
generating a new command value using a feedback controller based on a deviation between a load response obtained by pre-processing the raw load response and a predetermined load target value;
and adjusting a control parameter of the feedback controller based on the load response.
The pre-processing step includes extracting steady-state characteristics from the raw load response by damping a crushing vibration inherent to the crusher contained in the raw load response.
A method for controlling the crushing load of a crusher.
前記前処理するステップが、前記未処理負荷応答から高周波ノイズを減衰させることを含む、
請求項12に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the preprocessing step including attenuating high frequency noise from the raw load response.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 12.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記負荷応答のFFT周波数解析を行い、その解析結果に既知のハンチング周波数のピークが検出された場合に、応答感度の上昇を推定することを含む、
請求項12又は13に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
The step of adjusting the control parameter includes performing an FFT frequency analysis of the load response, and estimating an increase in response sensitivity when a peak of a known hunting frequency is detected in the analysis result.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 12 or 13.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記応答感度の上昇を推定したときに、前記負荷応答に含まれるハンチングの振幅を求め、前記振幅が所定の第1閾値以上であるときに、前記制御パラメータとしての制御ゲインが減少するように前記制御パラメータの調整を行うことを含む、
請求項14に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameter includes determining an amplitude of hunting included in the load response when an increase in the response sensitivity is estimated, and adjusting the control parameter so that a control gain as the control parameter is reduced when the amplitude is equal to or greater than a predetermined first threshold value.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 14.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記解析結果に前記ハンチング周波数のピークが検出されず且つ前記ハンチング周波数よりも小さい周波数のピークが検出された場合に、応答感度の低下を推定することを含む、
請求項14又は15に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameter includes estimating a decrease in response sensitivity when the peak of the hunting frequency is not detected in the analysis result and a peak of a frequency lower than the hunting frequency is detected.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 14 or 15.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記応答感度の低下を推定したときに、前記負荷目標値と前記負荷応答との偏差を所定期間累積した偏差面積を求め、前記偏差面積が所定の第2閾値以上であるときに、前記制御パラメータとしての制御ゲインを増加させるように前記制御パラメータの調整を行うことを含む、
請求項16に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameter includes: determining a deviation area obtained by accumulating a deviation between the load target value and the load response for a predetermined period when the decrease in the response sensitivity is estimated; and adjusting the control parameter so as to increase a control gain as the control parameter when the deviation area is equal to or larger than a predetermined second threshold value.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 16.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記制御パラメータの調整を行ってから所定の観察期間を経過しても前記応答感度の変化が継続的に推定されている場合に、オペレータに対し異常を報知するために警報を出力することを含む、
請求項14~17のいずれか一項に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameter includes outputting an alarm to notify an operator of an abnormality when a change in the response sensitivity is continuously estimated even after a predetermined observation period has elapsed since the adjustment of the control parameter.
A method for controlling a crushing load of a crusher according to any one of claims 14 to 17.
前記制御パラメータを調整するステップが、前記制御パラメータのデータ駆動型制御器チューニング(FRIT)を行うことを含む、
請求項12又は13に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameters includes performing data-driven controller tuning (FRIT) of the control parameters;
A method for controlling a crushing load of a crusher according to claim 12 or 13.
前記制御パラメータを調整するステップが、調整された前記制御パラメータの値とそれにより得られた前記負荷応答との組み合わせを、直近の1回とそれよりも過去の少なくとも1回とについて同時に表示されるように出力することを含む、
請求項19に記載の破砕機の破砕負荷制御方法。
the step of adjusting the control parameter includes outputting a combination of the adjusted value of the control parameter and the load response obtained thereby so as to be simultaneously displayed for the most recent time and at least one time in the past;
The crushing load control method for a crusher according to claim 19.
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