CN101780688B - 自适应调节喂料量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应调节喂料量的方法，包括：实时检测喂料量的实际值；取喂料量的给定值和所述喂料量的实际值之差的绝对值作为偏差值e，对该偏差值e进行比例、积分、微分运算后输出偏差信号；根据所述偏差信号调节用于驱动承载配料的输送带的驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的角速度。本发明的技术方案是一个动态的调节方法，剪切精度可达1％，精度高，而且系统稳定，满足了工艺要求。

Description

自适应调节喂料量的方法

技术领域

本发明涉及自控领域，具体涉及一种自适应调节喂料量的方法。

背景技术

工业化生产中，常常需要采用输送带来运送需要的配料；以石膏板为例，其生产是一个连续的生产过程，生产石膏板所需的原料——熟石膏粉的定量配料是影响石膏板质量的一个重要因素，目前熟石膏粉的定量配料主要是采用传感器、仪表加变频调速控制系统的方法来进行配料。然而由于检测、建模、算法的原因，配料的精度一般只能控制在1.5％左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自适应调节喂料量的方法，配料精度可达到1％。

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应调节喂料量的方法，包括：

101、实时检测喂料量的实际值；

102、取喂料量的给定值和所述喂料量的实际值之差的绝对值作为偏差值e，对该偏差值e进行比例、积分、微分运算后输出偏差信号；

103、根据所述偏差信号调节用于驱动承载配料的输送带的驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的角速度。

进一步地，步骤101具体包括以下步骤：

A、实时检测并输出用于所述输送带的单位体积荷重、以及所述输送带的速度信息；

B、根据所述单位体积荷重和速度信息进行流量积算，得到喂料量的实际值。

进一步地，步骤A中：

采用荷重传感器实时检测输送带的单位体积荷重；采用光电编码器检测用于带动所述输送带运动的驱动电机的角速度，将该角速度作为输送带的速度信息输出。

进一步地，步骤A还包括：

对于检测出的单位体积荷重，滤去其中突变的单位体积荷重。

进一步地，步骤B还包括：

将所述喂料量的实际值相应变成标准的4～20毫安的积算信号后输出。

进一步地，步骤102还可以包括：

将所述进行比例、积分、微分运算后输出的偏差信号进行标定，变成标准的4～20毫安的偏差信号输出。

进一步地，步骤103具体包括：

预先保存不同大小的毫安值与不同频率值之间的对应关系，根据步骤102输出的标准的4～20毫安的偏差信号，将所述驱动电机的频率调节为偏差信号的毫安值所对应的频率值，从而改变所述驱动电机的角速度。

进一步地，步骤102中输出的偏差信号CV为：

$\mathrm{CV}=\mathrm{KpE}+\mathrm{Ki}{\∫}_0^t\mathrm{Edt}+\mathrm{Kd}[\mathrm{PV}-\mathrm{PV}(n-1)]/\mathrm{dt}+\mathrm{Bias}$

其中，Kp为比例增益常数，Ki为积分增益常数，Kd为微分增益常数；dt为采样间隔时间；PV为喂料量的实际值，PV(n-1)为前一次采样时的喂料量的实际值；E为偏差值e；E(n-1)为前一次采样时的偏差值e；Bias为前馈值。

进一步地，Kp范围是1.2至2.3，Ki范围是20至50，Kd为0，Bias为0。

进一步地，Kp与所述偏差值e成正比，Ki与所述偏差值e成反比。

本发明的技术方案是一个动态的调整方法，剪切精度可达1％，精度高，而且系统稳定，满足了工艺要求。本发明的一个优化方案通过荷重传感器检测的荷重的多少控制预给料机，使输送带上的单位长度的配料重量尽量保持稳定。本发明的另一个优化方案对荷重传感器输出的荷重信号进行了滤波，提高了系统的稳定性。本发明的又一个优化方案通过PID中参数的设定，提高了喂料量的调整精度。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

实施例一，一种自适应调节喂料量的方法，本实施例中以熟石膏粉为例进行说明，实际应用中可以是其它类似的配料；如图1所示，所述方法包括：

101、实时检测熟石膏粉喂料量的实际值。

本实施例中，步骤101可以具体包括以下步骤：

A、实时检测并输出载有熟石膏粉的输送带的单位体积荷重、以及所述输送带的速度信息。

本实施例中，采用荷重传感器实时检测并输出用于承载配料的输送带的单位体积荷重。实际应用时，可以用其它方法进行单位体积荷重的检测，比如用压强传感器得到压强后推算出单位体积荷重。

本实施例中，步骤A中还可以包括：对于检测出的单位体积荷重，滤去其中突变的单位体积荷重；这样可以提高系统的稳定性；“突变”可以根据实际情况定义，比如可以是当前检测时刻的单位体积荷重与上一检测时刻的单位体积荷重之差的绝对值大于一阈值时，判定为“突变”。

本实施例中，采用光电编码器检测用于驱动所述输送带的驱动电机的角速度，将该角速度作为输送带的速度信息输出。

实际应用时，步骤A里也可以用该角速度乘以所述输送带的驱动滚筒的周长得到线速度，也就是输送带的平移速度，将该线速度作为输送带的速度信息输出。另外，可以用其它方式进行速度信号的检测，比如用其它测速设备检测所述角速度，或直接测出输送带的平移速度。

B、根据所述单位体积荷重和速度信息进行流量积算，得到熟石膏粉喂料量的实际值。

本实施例中，如果步骤A中得到的速度信息为所述角速度，则步骤B具体包括：

B1、以该角速度乘以所述输送带的驱动滚筒的周长，得到线速度；

B2、用该线速度乘以输送带垂直于平移方向的横截面的面积，得到流量；

B3、用该流量乘以所述单位体积荷重，得到熟石膏粉喂料量的实际值。

如果速度信息为线速度，则不用进行步骤B1，直接进行步骤B2。

本实施例中，步骤B还可以包括：

B4、将所述熟石膏粉喂料量的实际值相应变成标准的4～20毫安的积算信号，然后输出。

102、取熟石膏粉喂料量的给定值和所述熟石膏粉喂料量的实际值之差的绝对值作为偏差值e，对该偏差值e进行比例、积分、微分运算后输出偏差信号。

本实施例中，输出的偏差信号CV为：

$\mathrm{CV}=\mathrm{KpE}+\mathrm{Ki}{\∫}_0^t\mathrm{Edt}+\mathrm{Kd}[\mathrm{PV}-\mathrm{PV}(n-1)]/\mathrm{dt}+\mathrm{Bias}$

其中，Kp为比例增益常数，Ki为积分增益常数，Kd为微分增益常数；dt为采样间隔时间；PV为喂料量的实际值X，PV(n-1)为前一次采样时的喂料量的实际值X；E为过程变量，即PV与喂料量给定值的偏差值e，等于|W-X|；E(n-1)为前一次采样时的过程变量；Bias为前馈值。

在本实施例中，Kp范围是1.2至2.3，Ki范围是20至50，Kd＝0，Bias＝0。

在本实施例中，Kp、Ki根据偏差值e的大小来调节，Kp与所述偏差值e成正比，Ki与所述偏差值e成反比。

本实施例中，如果步骤B中输出的是4～20毫安的积算信号，则本步骤中所述熟石膏粉喂料量的给定值也是标准的4～20毫安的信号。

本实施例中，步骤102还可以包括：将所述进行比例、积分、微分运算后输出的偏差信号进行标定，变成标准的4～20毫安的偏差信号输出。

103、根据所述偏差信号调节驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的角速度，以达到调节熟石膏粉配料量的目的。

本实施例中，预先保存不同大小的毫安值与不同频率值之间的对应关系，根据步骤102输出的标准的4～20毫安的偏差信号，将所述驱动电机的频率调节为偏差信号的毫安值所对应的频率值。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种自适应调节喂料量的方法，其特征在于，包括：

101、实时检测喂料量的实际值；

102、取喂料量的给定值和所述喂料量的实际值之差的绝对值作为偏差值e，对该偏差值e进行比例、积分、微分运算后输出偏差信号CV：

其中，Kp为比例增益常数，Ki为积分增益常数，Kd为微分增益常数；dt为采样间隔时间；PV为喂料量的实际值，PV(n-1)为前一次采样时的喂料量的实际值；E为偏差值e；E(n-1)为前一次采样时的偏差值e；Bias为前馈值；Kp范围是1.2至2.3，Ki范围是20至50，Kd为0，Bias为0;

103、根据所述偏差信号调节用于驱动承载配料的输送带的驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的角速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤101具体包括以下步骤：

A、实时检测并输出用于所述输送带的单位体积荷重、以及所述输送带的速度信息；

B、根据所述单位体积荷重和速度信息进行流量积算，得到喂料量的实际值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中：

采用荷重传感器实时检测输送带的单位体积荷重；采用光电编码器检测用于带动所述输送带运动的驱动电机的角速度，将该角速度作为输送带的速度信息输出。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A还包括：

对于检测出的单位体积荷重，滤去其中突变的单位体积荷重。

5.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤B还包括： 

将所述喂料量的实际值相应变成标准的4～20毫安的积算信号后输出。

6.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤102还包括：

将所述进行比例、积分、微分运算后输出的偏差信号进行标定，变成标准的4～20毫安的偏差信号输出。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤103具体包括：

预先保存不同大小的毫安值与不同频率值之间的对应关系，根据步骤102输出的标准的4～20毫安的偏差信号，将所述驱动电机的频率调节为偏差信号的毫安值所对应的频率值，从而改变所述驱动电机的角速度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

Kp与所述偏差值e成正比，Ki与所述偏差值e成反比。 

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