磨矿过程自动控制的主要任务是使磨矿分级生产过程在稳定或最佳状态下工作，充分发挥和提高磨矿和分级效率，使有用矿物与脉石达到充分单体解离，保证溢流产品质量，以便获得更高的经济效益。
在磨矿机与螺旋分级机构成的闭路磨矿中，从给矿到分级产品的过程具有较大的滞后时间。磨矿机衬板磨损改变了磨机有效容积和有效功率，钢球磨损量与钢球补加量、钢球直径比例失调，螺旋分级机螺旋片的磨损，都会改变被控对象特性和对控制系统的要求，即被控对象具有时变特性。这种被控对象还具有非线性特性，如磨矿效率与充填率具有最大值的非线性关系。磨矿过程受多种参数的制约，有些参数是不可控、不可测的，如矿石的硬度还没有有效的过程检测手段，磨矿机与旋流器闭路工艺也有类似的情况。因此，要针对这种对象特征来设计相应的控制策略。这里所介绍的实例着重于控制策略方面，对自动控制装置的选用，应满足控制系统设计要求和控制装置本身的发展及其选用的可能性。
磨矿控制系统根据选矿厂的实际要求，其控制系统也各不相同，它可以按主要被控量和控制量分为一些基本的单参数控制回路，如给矿量控制，给水量(磨矿浓度)控制和溢流浓度或粒度控制等。考虑到回路间相互影响可在这些回路基础上组成磨矿过。程多参数综合控制系统，二段磨矿的调值控制以及采用自适应最优化控制。
一、磨矿机给矿量控制
球磨机的给矿量控制的传统方法是采用单参数定值给矿控制，如图1所示球磨机定值给矿控制系统框图。它由皮带秤(光电转换装置)、调节器、记录仪、漏斗自动切换装置、可控硅调速器和三台直流电动机传动的带式给矿机组成的。其原理框图如图2所示。
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操作人员在调节器中设定好给矿量(吨/时),当矿量变化偏离给定值时产生偏差信号，经过调节器比例积分、微分运算，其输出自动改变可控硅调速器的直流毫安信号，使可控硅调速器输出电压变化，用调节直流电动机电枢电压方式来调节带式给矿机的速度，使给矿量回到或接近(允许误差范围内)给定值，达到定值给矿的目的。控制回路稳定了磨矿机的给矿量，一般可提高磨矿机处理能力3～5%,保证磨矿产品质量。
磨矿机给矿量检测可采用电子皮带秤，也可以利用原有机械式皮带秤改装，如用光电转换方式把皮带秤计数器转速转换成毫安信号，或用差动变压器把相应于皮带秤的矿量的位移信号转换为电压信号.
该控制系统有三台带式给矿机，工作时只用其中的一台供矿。当某供矿矿仓漏斗无矿时，皮带秤(光电转换装置)输出零信号，经自动切换装置的逻辑和时间判别，使无矿漏斗的给矿机停机，开动有矿漏斗的给矿机，并将调节器的输出信号切换至相应的可控硅调速器上。实现给矿机的自动切换，保证向磨矿机连续供矿。当各矿仓无矿或漏斗堵塞时，皮带秤输出都是无矿量信号，系统自动停止给矿机并发出报警信号。
给矿量的对象特性近似纯滞后一阶惯性环节，过程反应较慢，通常采用PID调节算法就能满足控制的要求。调节器的PID参数可用经验法整定。但是三台给矿机位置不同，致使对象的纯滞后时间不同，调节器的一组PID参数必须都能满足不同纯滞后的要求，以获得最佳的过渡过程。为此，改变了对象的放大系数，如改变相应给矿机的矿仓排矿口，纯滞后时间大的给矿机排矿口调得小些，该对象的放大系数相应减小。
这个控制系统用单元组合仪表来实现，也可以用计算机进行控制。
二、磨矿浓度前馈控制
在磨矿机-螺旋分级机闭路磨矿中，磨矿机的磨矿浓度自动连续检测是不易实现的。为满足工艺要求的磨矿浓度，通常采用前馈控制。其控制系统方框图见图3.系统中采用微处理机进行回归分析，建立前馈控制的数学模型，计算出每个时刻的球磨机加水量的给定值，它与电磁流量计测得水流量信号比较，其偏差经过调节器运算，自动调节阀门开度，实现该给定值所要求的加水量。反馈回路在控制过程中能自动地消除由于供水管道中的水压波动对给水量所引起的干扰。
系统的主要干扰因素是磨矿机给矿(干矿)量Qo(吨/时),Q′O为含水分的矿量，分级机返砂(千矿)量Y(吨/时),原矿水分a(%),返砂液固比β,其调节参数是球磨机加水量Fw(米3/时),被调参数是球磨机内矿浆液固比R.
给矿量信号取自电子皮带秤，返砂量信号是采用YBG-3有功功率变送器来测量螺旋分级机电动机的功率，以此代表螺旋轴功率，作为返砂量信号。电机功率和返砂量根据取样实测的数据进行回归分析，经过变换和计算得到返砂量(Y)和电机功率(x)之间的函数关系为：
Y=a+bx (1)
返砂量用三点取样法测定，并由方差分析确定，用于某矿的b=2.13,a=-52.87,其函数关系为
Y=-52.87+2.13x (2)
用直接称量返砂量的方法，确定返砂量与电机功率函数关系为
Y=-102.39+2.05x (3)
用上述两种情况分别算出的返砂量数据都能代表实际返砂量，且误差小于4%.
球磨机的加水量应根据球磨机的总给矿量成比例地添加，并扣除给矿及返砂中所含水量。根据物料平衡方程，推导出磨矿浓度前馈控制数学模型为：
Fw=[R(1-a)-]Q′O+[R-β][bx+a] (4)
当系统没有水分测定仪时,a、β取估计值。
根据此模型进行工业连续运行表明，在原矿处理量阶跃增量30%时，磨矿浓度仍能保持在给定值附近。
给水对象特性一般反应较快，有噪声，可选用比例、积分调节规律，以克服水压波动的干扰。[next]
三、溢流浓度定值控制
在磨矿—分级闭路中，控制分级溢流产品粒度，主要是通过控制分级机的矿浆浓度来实现的。溢流浓度不仅影响磨矿产品质量，而且还影响浮选过程的工艺指标。因此，溢流浓度是磨矿过程一个重要操作参数。
分级机溢流浓度有多种控制方式，如浓度定值控制、定值和按给矿量比例控制等。但经常用的是浓度定值控制。以浓度为被调量和以添加水量为调节变组成分级机溢浓度控制系统，其方框图见图4(a),流程图见图4(b).
控制系统采用矿浆静压法并通过差压变送器来检测矿浆的密度变化。根据矿浆密度与矿浆浓度的关系式转换成散度值(固体重量百分数).当实测浓度值偏离浓度给定值时，其偏差经过调节器运算，其输出控制给水调节阀的开度，即增加或减少水量，使矿浆浓度值维持在给定值上，浓度的变化由记录仪指示和记录。矿浆浓度检测还可采用γ射线密度计，重浮子浓度计等，其控制系统大致一样的。
溢流浓度的对象特性是多阶惯性环节，有较大的滞后，一般可用纯滞后一阶惯性环节来近似处理。由于过程反应较慢，时间常数较大，通常选用PID调节规律，基本上能满足生产的要求。有的系统还采用按给矿量变化部分地改变溢流浓度，即在浓度定值控制系统中用给矿量来修改部分给定值。[next]
四、磨矿多变量综合控制系统
磨矿回路不是单变量对象特性，而是多变量控制问题，而且磨矿回路的对象特性具有非线性、时变、大滞后的特性。如磨矿机的磨矿效率与装载量的关系，磨机的给矿量与磨矿浓度、分级机溢流浓度的关系等。所以，磨矿多参数综合控制系统就要考虑磨矿过程中主要参数及其相互间的影响，此外还要考虑浮选工艺对磨矿产品质量的要求。这样，传统的恒定给矿或简单的定值控制系统难以满足这些要求，必须采用多变量控制系统.JS-872型磨矿机组控制系统就是多参数综合控制系统的一个实例。图5是JS-872型磨矿控制系统图，图6是该系统原理方框图。
在磨矿多变量控制系统设计中考虑了原有的各单参数控制回路，按主要控制量和被控量成对原则，由给矿量—磨矿机总装载量，磨矿机给水量—磨矿机矿浆浓度，分级机给水量—分级机溢流浓度三对参数构成三个基本回路，并把相互影响的参数引入这三个回路中，以满足工艺的要求。[next]
磨矿机给矿控制回路(算法1,2)是以给矿量和磨矿机装载量为被控量的串级控制系统，克服给矿量和矿石性质变化等干扰影响。磨机装载量不仅受给矿量影响，而且表征了矿石性质变化，当矿石硬度和粒度变化时分级机返砂量随着变化，致使装载量改变。介质量(如钢球)和水量也是经常影响装载量的因素。因此，在控制系统中把装载量作为主环被控量。根据浮选工艺要求，给矿量需要基本稳定，故把给矿量作为副环被控量，按定值控制原则只在矿石性质变化较大时，才通过主环改变其设定值。为此，主参数(装载量)采用非线性控制器算法，这个回路也能完成给矿量定值控制。磨矿设备运转过程不断磨损，被控对象特性也随之改变(时变对象特性),应按经验由操作人员改变非线性控制器的设定值，或由监控级计算机按自组织模糊控制器原理自动改变设定值。
磨矿机给水控制回路(算法3,4)是以给水量和给矿量为输入参数的比值或比值—定值控制系统。在给矿量等于零时，要求冲洗分级机返砂的给水量不能为零，因此比值—定值控制较适合实际情况。由于返砂和给矿水份变化较大并未检测，因此比值一定值控制的设定参数按实际情况和经验确定。当然通过算法4也可实现给水量定值控制，这三种控制方式操作人员随时都可按工艺需要选用。
分级机溢流浓度控制其目的是控制溢流粒度。浓度控制通常采用定值控制系统，但考虑原矿给矿量变化对溢流体积流量和粒度影响，在回路中通过算法5,引入给矿量变化对浓度设定值的修正，构成“(定值)±(给矿量比例)”的溢流浓度控制。在实际生产中由于矿浆体积流量对分级和浮选过程的影响较大，回路中引入矿浆流量检测值，并通过算法6来修改溢流浓度值，溢流浓度并不是恒定的，而大部分是固定的，小部分是变化的，构成双变量复合控制。该回路还可以采用流量代替浓度被控参数构成类似浓度各控制方式的溢流流量控制系统，也获得较好的控制效果，同时保证浮选液面的稳定。上述各种控制方式根据生产实际要求选用。
JS-872型控制系统以DDZ-Ⅲ型仪表为基础，采用可编程序调节器实现上述控制算法，也可用工业控制计算机来实现。可编程序调节器功能丰富、组态灵活，根据具体的工艺要求组态，应用中只要更换某些数据或按不同的按钮就可以实现上述各种控制状态的转换。此外，该系统还具有故障自诊断、显示报警功能，便于维护使用。
该系统除检测仪表和执行器外主要仪表都安装在控制室的控制柜中，操作人员在控制室内进行操作和管理。
一段磨矿闭路多参数控制有多种控制策略，其中比较简单的算法在上述三个回路间进行适当的连接和组态就能实现。复杂的算法由上位计算机或监控级进行运算，以其最优参数改变上述三个回路的设定值，进行磨矿优化控制。上述控制系统在结构上属于集散型。利用工业控制机，也可将其组成集中控制系统，来实现多参数控制。在控制策略上，可以根据生产实际情况和经验，采用各种不同的方式实现优化控制。例如某铁矿选矿厂一段球磨-分级控制系统，包括球磨机负荷、磨矿浓度、溢流浓度三个定值控制回路。球磨机负荷Q与给矿量F构成串级调节，实现负荷定值控制；磨矿浓度D1按给矿量和返砂量比例给水实现开环控制，维持给定的磨矿浓度；溢流浓度D2采用闭环定值控制，以稳定溢流粒度Z.根据选矿厂长期运行经验，对该矿不同性质的矿石，磨矿参数应用不同相应值，可得到较好的磨矿指标。
A+D2+Z (5)
操作人员根据前一小时生产的精矿品位实测值，由经验确定溢流浓度D2值，即可知道所处理的矿石类型和磨矿过程的控制参数，其中Q、D1、D2作为三个回路的设定值由人工置入回路中，实现磨矿优化控制。从品位分析到设定值改变也可以由计算机自动进行。
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