动态称量过程的计算机控制下【新闻&资讯】
发布时间：2023年01月30日 点击：[2]人次
动态称量过程的计算机控制(下)
3．1 定时采样
按照2ms中断采集一个数据，10次为一个周期对机械下料过程中检测到的动态数据进行采样、滤波。
由于动态定量计量的特殊性，我们将滤波处理分成两个部分：一部分用来滤除物料下落过程中引起的冲击、振动的影响。为了有效地滤除这类干扰，获得真实的数据，在程序中引入了两个判别数据真伪的限制函数，即：
Xn—Xn-l≥0 (1)
Xn一Xn-l≤em (2)
其中：Xn一本次采样值；
Xn-1一上次采样值；
em一门限值。
物料在下落过程中，称量斗内重量累计增长，因此，当前采样值Xn一定大于或等于上次采样值Xn—1即应满足(1)式；又因为物料是以一定速度下落的，相邻两次采样值之差一定小于或等于某个门限值em即满足(2)式。对本系统而言，定时采样约为2ms，其平均下料量(按3s重量达到额定值的95%计算)为0．016kg／2ms，A／D．转换器的分辩率为0．007kg。故取em＝0．02。凡不能同时满足上述二式的采样数据均视为无效，在下一步求平均值时将其去掉。另一部分为了滤除工频干扰，选定采样周期为20ms。即定时采样10次求平均滤波，消除工频干扰，获得真实数据。
3．2 自适应控制算法
在动态定量计量中，计量精度不仅取决于测量精度，也取决于控制。精度。特别要在满足高速装料(200～300袋／h)的情况下，保证装袋的计量精度为土4‰，控制精度起着重要作用。在机械系统设计中，我们从结构上充分地考虑了机械系统内在的因素，为软件控制奠定了基础。但是由于物料来料流量不稳定以及机械惯性所造成的纯滞后，给提高控制精度带来了很大困难。
通常我们可根据操作经验给出一个控制提前量，但是这种固定不变的控制模式往往不能满足控制要求。为此我们设计了自适应控制算法。具体思路是：将整个装料时间划分为几个阶段，按照流量一时间曲线分别采用不同的控制模型控制，并根据每次实际控制效果来辩识下一次的控制值。这样除第一袋是人为设置的控制值外，以后各袋均根据上一次的控制效果或产生的错误来加以修正。
控制算法如下：
(1)第一控制点
大、小绞轮以额定转速同时送料，达到控制点时停大、小绞轮。计算公式为：
Wkl=Wml—(Ql—Q2)( △tc1+k1△tg1) (3)
Vs=250 (4)
其中：Wkl一第一控制点重量；
WMl一额定重量的95%；
△W为实测重量增量，T为采样周期；
Q2一上次停大绞轮时刻流量；
△tc1一绞轮出口轴线至称量斗料面落差时间，为辩识值；
△tg1一大小绞轮共同转动时的惯性时间；
k1一比例系数；
Vs一速度对应数字量。
(2)第二控制点
大、小绞轮以惯性衰减曲线进行自由停车，当重量达到W1时分大绞轮，小绞轮以额定转速的30％送料，辩识计算大、小绞轮惯性时间Atgl。计算公式为：
Wk2≤Wl (5)
W1—WM1—QM2WMl—QM2△tc2 (6)
Vs＝80 (7)
其中：Wk2一第二控制点重量；
W1一上次分大绞轮时刻重量：
QM2一上次低速稳定流量值；
△tc2一缓冲料斗门至称量斗料面落差时间。
(3)第三控制点
在未达到控制点之前，不断地测试物料流量，计算速度差，与上次低速稳定流量比较，调整给料速度(当速度小于额定值的16％时保持)。当达到上次低速稳定流量，即控制点时，计算本次低速流量稳定值QM2，辩识计算小绞轮惯性时间△tg2。计算公式为：
Q2≤QM2 (8)
QM2一低速流量稳定值；
WM2一额定重量；
K2一比例系数；
△tg2一小绞轮惯性时间，为辩识值。
(4)第四控制点
保持恒速给料，当达到控制肩时，关缓冲料门、停电机；辩识计算比例系数是k2。计算公式为：
Wk3=WM2—QM2△tc2+QM2k3 (11)
其中：Wk3一第四控制点；
k3一冲量系数。
(5)辩识计算落差时间及冲量系数
测流量计时，当流量为零时，辩识计算落差时间△tc2和冲量系数k3。
3．3端口刷新
为了提高系统的抗干扰能力，除电路硬件设计中考虑抗干扰措施机在软件设计中，利用定时端口刷新的方法，对系统的开关量、显示数据等进行定时刷新，确保输出逻辑关系准确无误。
3．4测试模块
为了提高系统的可维护性，便于维护人员及时查找分析处理故障，在控制软件中设计了一套可对系统硬件环境进行测试、故障诊断；系统标定的程序。当系统出现故障时，维护人员可以通过键盘按故障性质逐一对系统硬件进行检测。
4 结 论
(1)开发研制的动态称量过程计算机控制系统大大地提高了动态称量过程的精确度与可靠性，解决了面粉加工生产过程中的称量精度问题。
(2)开发研制的动态称量过程计算机控制系统能用数字化的方法处理、检测数据，同时可以灵活、方便地构造各种功能的控制模式，可实现自适应、模糊控制等计算机智能控制。
(3)开发研制的动态称量过程计算机控制系统能够根据生产工艺和机械设备的具体要求，实现加工、包装、计量等全过程的计算机控制自动化。
(4)开发研制的动态称量过程计算机控制系统在实际生产过程中运行可靠，各项技术指标达到或超过面粉加工与定量包装的出厂标准，取得了明显的经济效益，具有广阔的应用前景。
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