CN105600358B - 一种给料控制装置及给料控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及给料装置领域，公开了一种给料控制装置及给料控制方法，所述给料控制装置包括接收模块、测量模块、控制模块以及与所述控制模块并联的预估模块；所述接收模块，用于接收给料设定流量；所述测量模块，用于测量实际给料流量；所述控制模块，用于向所述预估模块输出调整流量s；所述预估模块，用于根据所述调整流量s计算估计流量G(s)并将所述估计流量G(s)反馈至所述控制模块；所述控制模块，还用于根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及所述估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号。如此能够有效补偿滞后环节，极大地提高了给料装置的给料稳定性以及作业效率。

Description

一种给料控制装置及给料控制方法
技术领域
本发明涉及给料装置，具体地，涉及一种给料控制装置及给料控制方法。
背景技术
在翻车机自动给料系统中，控制量是给料设定流量，被控量是皮带秤反馈的皮带流量，从设定流量到反馈的流量要经过模拟量输出模块(或总线通讯)、变频器、振动给料电机、皮带机再到皮带秤。因而，一般会存在15s以上的纯滞后时间，所以皮带秤所反馈的实际流量其实是滞后时间之前的流量。此工艺流程决定了滞后不可避免，流量不能及时反馈系统所承受的扰动会产生明显超调，使得控制系统稳定性变差，调节时间过长，系统控制难度增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种给料控制装置及给料控制方法，该给料控制装置能够有效补偿滞后环节，极大地提高了给料装置的给料稳定性以及作业效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种给料控制装置，所述给料控制装置包括接收模块、测量模块、控制模块以及与所述控制模块并联的预估模块；所述接收模块，用于接收给料设定流量；所述测量模块，用于测量实际给料流量；所述控制模块，用于向所述预估模块输出调整流量s；所述预估模块，用于根据所述调整流量s计算估计流量G(s)并将所述估计流量G(s)反馈至所述控制模块；所述控制模块，还用于根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及所述估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号。
优选地，所述控制模块根据以下公式计算所述调整流量s：s＝K1Δs+G(s)，其中，K1为常数，所述调整流量与所述控制信号相对应。
优选地，所述预估模块根据以下公式计算所述估计流量G(s)：其中，K为一阶惯性环节的放大系数，T一阶惯性环节的时间常数、τ为纯滞后环节的纯滞后时间。
优选地，所述控制信号为控制所述给料装置的电机的变频器的频率。
优选地，所述给料控制装置还包括存储装置，用于存储实际输出流量稳定时对应于煤种和给料设定流量的控制信号。
优选地，所述控制模块还用于根据煤种和给料设定流量从所述存储装置中选择对应的所述控制信号，并将该控制信号作为所述给料装置的初始控制信号。
相应地，本发明还提供一种给料控制方法，所述给料控制方法包括：接收给料设定流量；测量实际给料流量；以及根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号；其中所述估计流量G(s)根据调整流量s得到。
优选地，根据以下公式计算所述调整流量s：s＝K1Δs+G(s)，其中，K1为常数，所述调整流量与所述控制信号相对应。
优选地，根据以下公式计算所述估计流量G(s)：其中，K为一阶惯性环节的放大系数，T一阶惯性环节的时间常数、τ为纯滞后环节的纯滞后时间。
优选地，所述控制信号为控制所述给料装置的电机的变频器的频率。
优选地，所述给料控制方法还包括：存储实际输出流量稳定时对应于煤种和给料设定流量的控制信号。
优选地，所述给料控制方法还包括：根据煤种和给料设定流量选择对应的所述控制信号，并将该控制信号作为所述给料装置的初始控制信号。
通过上述技术方案，控制模块向预估模块输出调整流量s，预估模块根据所述调整流量s计算估计流量G(s)并将所述估计流量G(s)反馈至所述控制模块，所述控制模块根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及所述估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号。如此能够有效补偿滞后环节，极大地提高了给料装置的给料稳定性以及作业效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明提供的给料控制装置的结构示意图；
图2是根据本发明一种实施方式的飞升曲线；
图3是根据本发明一种实施方式提供的给料控制装置的结构示意图；以及
图4是根据本发明提供的给料控制方法的流程图。
附图标记说明
11 接收模块 12 测量模块
13 控制模块 14 预估模块
15 Smith预估器 16 变频器
17 电机
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是根据本发明提供的给料控制装置的结构示意图，如图1所示，本发明提供的给料控制装置可以包括：接收模块11、测量模块12、控制模块13以及与所述控制模块13并联的预估模块14；所述接收模块11，用于接收给料设定流量；所述测量模块12，用于测量实际给料流量；所述控制模块13，用于向所述预估模块14输出调整流量s；所述预估模块14，用于根据所述调整流量s计算估计流量G(s)并将所述估计流量G(s)反馈至所述控制模块13；所述控制模块13，还用于根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及所述估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号。如此能够有效补偿滞后环节，极大地提高了给料装置的给料稳定性以及作业效率。
其中，所述控制模块13可以根据以下公式计算所述调整流量s：s＝K1Δs+G(s)，其中，K1为常数，可以通过实验获得，所述调整流量与所述控制信号相对应，即通过控制信号可以控制给料装置按照调整流量进行给料。
其中，所述控制信号可以为控制所述给料装置的电机的变频器的频率，通过所述变频器的频率的改变可以控制给料流量。
所述预估模块14通过以下传递函数来计算所述估计流量G(s)：
其中，K为一阶惯性环节的放大系数，T为一阶惯性环节的时间常数，τ为纯滞后环节的纯滞后时间。
另外，所述给料控制装置还可以包括存储装置，用于存储实际输出流量稳定时对应于煤种和给料设定流量的控制信号。
由于煤种的密度、含水量不同，因而会造成的皮带流量波动较大，在给料机给料量一定时也会产生高达几百吨/小时的流量差异。
可以根据煤种的不同，测出给料设定流量与实际给料流量之间的滞后时间，并在实际给料流量基本稳定时，通过多次采样，确定对应于此煤种和给料设定流量的控制信号(例如，变频器的频率)，并将其存储至数据表中。
在实际作业时，所述控制模块13还用于根据煤种和给料设定流量从所述存储装置中选择对应的所述控制信号，并将该控制信号作为所述给料装置的初始控制信号。
以下将通过具体实施方式来详细描述本发明，但是，应该注意的是本发明并不限制于此。
首先可以例如根据给料设定流量为500吨/小时、1500吨/小时、3000吨/小时等常用的多个级别输入一个阶跃信号，直到响应信号达到稳态值(实际给料流量达到给料设定流量并保持稳定)，从而得到相应的飞升曲线，图2示出一个飞升曲线的示意图。
如图2所示，飞升曲线上的拐点A的切线与t轴交于点B，与稳态渐近线交于点C，从C点做t轴垂线，与t轴相交于点D，其中点B的时间为纯滞后环节的纯滞后时间τ，BD之间的时间为一阶惯性环节的时间常数T。一阶惯性环节的放大系数K表示输入信号通过被控对象后的稳态输出是输入的K倍，因此，一阶惯性环节的放大系数K可以通过输出的稳态值与输入阶跃值之比求得。
图3根据本发明一种实施方式提供的给料控制装置的结构示意图。如图3所示，给料设定流量与测量模块12测量的实际给料流量的之间的偏差被输入至控制模块13中；控制模块13将调整流量提供至Smith预估器15；Smith预估器15利用调整流量及预估参数一阶惯性环节的放大系数K、一阶惯性环节的时间常数T、纯滞后环节的纯滞后时间τ计算估计流量并将其反馈至所述控制模块13；控制模块13根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差以及所述估计流量输出所述给料装置的控制信号，以控制变频器16的频率，进而控制给料装置的电机17运行，使得实际给料流量能够尽快达到给料设定流量。
相应地，本发明还提供一种给料控制方法，图4是根据本发明提供的给料控制方法的流程图。如图4所示，所述给料控制方法可以包括：在步骤41处，接收给料设定流量；在步骤42处，测量实际给料流量；以及在步骤43处，根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及估计流量G(s)输出所述给料装置的控制信号；其中所述估计流量G(s)根据调整流量s得到。如此能够有效补偿滞后环节，极大地提高了给料装置的给料稳定性以及作业效率。
有关该方法的具体细节及益处与上述针对给料控制装置的细节及益处相同，于此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种给料控制装置，其特征在于，所述给料控制装置包括接收模块、测量模块、控制模块以及与所述控制模块并联的预估模块；
所述接收模块，用于接收给料设定流量；
所述测量模块，用于测量实际给料流量；
所述控制模块，用于向所述预估模块输出调整流量s；
所述预估模块，用于根据所述调整流量s计算估计流量G(s)并将所述估计流量G(s)反馈至所述控制模块；
所述控制模块，还用于根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及所述估计流量G(s)输出所述给料控制装置的控制信号；以及
所述预估模块根据以下公式计算所述估计流量G(s)：其中，K为一阶惯性环节的放大系数，T为一阶惯性环节的时间常数、τ为纯滞后环节的纯滞后时间。
2.根据权利要求1所述的给料控制装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述调整流量s：s＝K1Δs+G(s)，其中，K1为常数，所述调整流量s与所述控制信号相对应。
3.根据权利要求1所述的给料控制装置，其特征在于，所述控制信号为控制所述给料控制装置的电机的变频器的频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的给料控制装置，其特征在于，所述给料控制装置还包括存储装置，用于存储实际输出流量稳定时对应于煤种和给料设定流量的控制信号。
5.根据权利要求4所述的给料控制装置，其特征在于，所述控制模块还用于根据煤种和给料设定流量从所述存储装置中选择对应的所述控制信号，并将该控制信号作为所述给料控制装置的初始控制信号。
6.一种给料控制方法，其特征在于，所述给料控制方法包括：
接收给料设定流量；
测量实际给料流量；
根据所述给料设定流量与所述实际给料流量的偏差Δs以及估计流量G(s)输出给料控制装置的控制信号；
其中所述估计流量G(s)根据调整流量s得到；以及
根据以下公式计算所述估计流量G(s)：其中，K为一阶惯性环节的放大系数，T为一阶惯性环节的时间常数、τ为纯滞后环节的纯滞后时间。
7.根据权利要求6所述的给料控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述调整流量s：s＝K1Δs+G(s)，其中，K1为常数，所述调整流量s与所述控制信号相对应。
8.根据权利要求6所述的给料控制方法，其特征在于，所述控制信号为控制所述给料控制装置的电机的变频器的频率。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的给料控制方法，其特征在于，所述给料控制方法还包括：存储实际输出流量稳定时对应于煤种和给料设定流量的控制信号。
10.根据权利要求9所述的给料控制方法，其特征在于，所述给料控制方法还包括：根据煤种和给料设定流量选择对应的所述控制信号，并将该控制信号作为所述给料控制装置的初始控制信号。
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