CN106815383A - 称重控制参数设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种称重控制参数自设定方法，包括：a.设定初始控制参数，该初始控制参数至少包括：目标重量Wt、控制时间Tc以及第一或第二给料量Ws；b.在第一进料阶段实测第一进料完成时间ttf和第一重量增量wtf；c.在第二进料阶段实测第二进料完成时间tts和第二重量增量wts；d.根据该控制时间、第一进料完成时间和第二进料完成时间，计算控制时间误差△T；e.如果该控制时间误差△T小于零，根据该ttf、wtf、tts、wts和△T来确定第一或第二给料量的修正量△W，然后在将该第一或第二给料量Ws加上该修正量后重新执行步骤b-f；f.如果该△T大于或等于零，则结束该方法。本发明能减少包装、灌装及配料系统的应用人力物力花费，提高系统的使用性能。

Description

称重控制参数设定方法

技术领域

本发明涉及一种在包装、灌装及配料系统控制过程中自动设定称重控制参数的技术，尤其涉及一种称重控制参数设定方法。

背景技术

包装、灌装及配料的应用中存在下述问题：

1、较难建立机械设备与流程参数之间的协调关系。

2、较难建立控制速度与精度矛盾性能指标之间的平衡。

3、流程控制参数的禁止比较时间参数调试复杂。

上述这些情况引起用户设置流程控制参数需要进行大量尝试与测试，费时费力，获得的流程控制参数品质无法保证，影响包装、灌装及配料系统的用户体验及应用性能。

在包装、灌装及配料系统中，机械设备一般采用多速给料设计以解决控制效率与控制精度的矛盾问题(快速给料提高系统的控制速度，慢速给料确保系统的控制精度)，机械设备的给料速度指标决定应用目标的速度指标能否实现。通过协调机械设备的快慢给料速度与用户的应用需求之间的关系能够快速建立流程控制参数。

为了实现快速流程控制参数设置，需要解决下述技术问题：

1、空中飞料(物料从控制点到称重点之间存在高度差，引起物料落下需要花费一定的时间)过程引起给料时间与给料量之间存在匹配误差，冲击压力和滤波器建稳问题造成测试重量误差，较多的类似原因引起设备给料速度指标测量困难。

2、应用精度(均值+波动)与速度(均值)指标测量复杂，在控制性能的精度与速度之间平衡困难。

3、由于从快速进料到慢速进料的过程给料流量的减小引起料流对称重设备的冲击减少，引起称重重量在一段时间之内会高于慢速进料的控制重量值现象，造成慢速进料控制的不稳定(提前慢速控制时刻)，流程控制的禁止比较时间参数被用来解决该问题。流程禁止比较时间参数较难在流程其它控制参数未确定以前确定，这将造成控制流程无法正常工作，进而无法进行测试工作。

发明内容

本发明的目的是针对上述的问题，设计一种实现建立满足用户应用需求的称重控制参数设定方法。

具体的，本发明提供了一种称重控制参数自设定方法，包括：

a.设定初始控制参数，该初始控制参数至少包括：目标重量Wt、控制时间Tc以及第一或第二给料量Ws；

b.在第一进料阶段实测第一进料完成时间ttf和第一重量增量wtf；

c.在第二进料阶段实测第二进料完成时间tts和第二重量增量wts；

d.根据该控制时间、第一进料完成时间和第二进料完成时间，计算控制时间误差△T；

e.如果该控制时间误差△T小于零，根据该ttf、wtf、tts、wts和△T来确定第一或第二给料量的修正量△W，然后在将该第一或第二给料量Ws加上该修正量后重新执行步骤b-f；

f.如果该△T大于或等于零，则结束该方法。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该第一进料阶段的进料速度大于该第二进料阶段的进料速度。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，在第一进料阶段结束之后和该第二进料阶段开始前设置一等待时间，在该等待时间内停止进料和称重作业。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该第一进料完成时间始于在该第一进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间；该第二进料完成时间始于在该第二进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间；且该控制时间为初始设定的该第一进料完成时间和该第二完成时间之和。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该第一重量增量是实测的该第一进料阶段的结束时相比于开始时的称重重量增量；且该第二重量增量是实测的该第二进料阶段的结束时相比于开始时的称重重量增量。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该步骤d中的计算控制时间误差△T的步骤包括：通过等式△T＝Tc-(ttf+tts)来计算△T。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该步骤e中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，该步骤e中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤进一步包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T*kt/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W，其中kt为收敛系数。

较佳地，在上述的称重控制参数自设定方法中，还包括：

在该步骤b中连续记录第一称重数据fdata；

在该步骤c中连续记录第二称重数据sdata；以及

在该步骤c之后，以等待时间和第二进料阶段的开始时刻为对齐点叠加该第一称重数据fdata和第二称重数据sdata为idata；以该第二称重数据sdata的结束时间为起点，在idata中逆时间查找小于(Wt–Wc)的数据时长ttfc，并在ttfc大于零时，将该禁止比较时间Ti替换为Ti＝tts–ttfc/2，其中Wc为提前量。

本发明的技术优势至少在于以下几点：

1、通过在快慢速度给料控制间加入等待时间的方法解决禁止比较时间(例如，快进料结束后直接进入慢进料阶段，期间不停止称重和给料作业，但因为快进料结束后进入慢进料时系统不稳定，这时系统需要等待3s后开始控制慢进料过程，这3s就是禁止比较时间)参数导致测试流程无法正常进行的问题；

2、通过等待控制重量稳定的方法测量设备给料速度(流量)指标；

3、通过给料速度信息的参与加速方法的收敛速度；

4、协调控制精度与控制速度性能指标，获得优化的流程控制参数；

5、通过逐次逼近的方法解决控制速度数据测量精度问题。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了根据本发明的称重控制参数自设定方法的基本步骤的流程图。

图2示出了称重过程的一个实施例的示意图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。

首先参考图1，该图示出了根据本发明的称重控制参数自设定方法的基本步骤的流程图。如图所示，称重控制参数自设定方法100主要包括以下步骤：

步骤101：设定初始控制参数，该初始控制参数至少包括：目标重量Wt、控制时间Tc以及第一或第二给料量Ws；

步骤102：在第一进料阶段实测第一进料完成时间ttf和第一重量增量wtf；

步骤103：在第二进料阶段实测第二进料完成时间tts和第二重量增量wts，其中该第一进料阶段的进料速度大于该第二进料阶段的进料速度；

步骤104：根据该控制时间、第一进料完成时间和第二进料完成时间，计算控制时间误差△T；

步骤105：如果该控制时间误差△T小于零，根据该ttf、wtf、tts、wts和△T来确定第一或第二给料量的修正量△W，然后在将该第一或第二给料量Ws加上该修正量后重新执行步骤b-f；

步骤106：如果该△T大于或等于零，则结束该方法。

以下结合如图2所示的一个示例来讨论本发明的各种优选实施例。但，本领域的技术人员应理解，以下详细讨论的示例并不构成对本发明的任何限制。例如，各种优选实施例可以在不背离本发明的原理的基础上在上述各步骤中选择性地组合、省略或者变换次序。

在该示例中，首先设定初始控制参数，该初始控制参数包括，但不限于：目标重量Wt(比如Wt＝10kg)、控制时间Tc(比如Tc＝3s)、慢给料量Ws(比如Ws＝0.45Wt)(或者也可以是快给料量Wf，其中Wt＝Wf+Ws)。较佳地，该初始控制参数还可以包括禁止比较时间Ti(比如Ti＝0)和提前量Wc(比如Wc＝0.05Wt)。如以下会更详细的讨论的，该控制时间Tc为期望的(或者初始设定的)快进料完成时间和慢完成时间之和。

根据步骤102，在快进料阶段，实测快进料完成时间ttf(该快进料完成时间始于在该快进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间)和第一重量增量Wtf。以图2所示的示例为例，该快进料阶段是快进料开始点和快进料关断点之间，其中当称重值大于(Wt-Wc-Ws)时，即快进料关断点ttf，关闭投料口。

此时，还有部分物料未落未落到称重平台上，因此需要等待一段时间使得称重值稳定。在图2所示的实施例中，本发明可以在第一进料阶段结束(即快进料关断点)之后和该第二进料阶段开始(即慢进料开始点)前设置一等待时间，在该等待时间内停止进料和称重作业。该等待时间可以由用户或制造商预设设定，或者也可以允许根据实际情况自行设定。

在快进料过程中，可以连续记录称重数据fdata，并在称重稳定后记录快速投料结束时相对于开始时的重量增量Wtf，如图2所示。

接着，在等待时间结束后开始慢进料阶段，该慢进料阶段在给料量大于或等于(Ws-Wc)时关闭投料口。此时，实测慢进料完成时间tts(该慢进料完成时间始于在该慢进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间)，如图2所示。在慢进料过程中，可以连续记录称重数据sdata；且在慢进料阶段的称重稳定后(即图2所示的结束点处)，实测慢速投料结束时相对于开始时的重量增量Wts，如图2所示。

在步骤104，根据该控制时间、第一进料完成时间和第二进料完成时间，计算控制时间误差△T。例如，可以通过等式△T＝Tc-(ttf+tts)来计算该△T。

接下来，如果该控制时间误差△T小于零，根据该ttf、wtf、tts、wts和△T来确定第一或第二给料量的修正量△W，然后在将该第一或第二给料量Ws加上该修正量后重新执行步骤102-106，步骤105。

直到△T大于或等于零，即步骤106，结束该方法100，从而完成称重控制参数的自设置。

优选的，该步骤105中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤可以包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W。例如，可以首先计算快进料流量为If＝wtf/ttf，慢进料流量为Is＝wts/tts。通过背向学习误差修正算法，由于增加快给料量将减小慢给料量(因为Wt＝Wf+Ws)，假设控制慢进料量Ws的调整量为ΔA，则有ΔA/Is-ΔA/If＝ΔT，即可推导获得ΔA＝((Is*If)/(If–Is))*ΔT。

更优选的，该步骤105中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤进一步包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T*kt/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W，其中kt为收敛系数。由于在包装、灌装及配料的控制过程中，控制完成时间本身就存在较大的波动，为了抵消这些波动对测试系统的影响，需要对修正量乘以收敛系数Kt以便保证系统的收敛性，即ΔW＝Kt*ΔA。

此外，根据一个优选实施例，上述的称重控制参数设定方法100还可以包括：

在该步骤102中连续记录第一称重数据fdata，如以上已讨论的；

在该步骤103中连续记录第二称重数据sdata，如以上已讨论的；以及

在该步骤103之后，以等待时间和第二进料阶段的开始时刻为对齐点叠加该第一称重数据fdata和第二称重数据sdata为idata；以该第二称重数据sdata的结束时间为起点，在idata中逆时间查找小于(Wt–Wc)的数据时长ttfc，并在ttfc大于零时，将该禁止比较时间Ti替换为Ti＝tts–ttfc/2。最终，在上述方法100执行结束(步骤106)时，输出最新的Ti值以及实测到的Ws、Wc等值。

综上，本发明主要具有以下几个特点：

1、通过在控制流程的快速和慢速给料之间加入等待时间的办法，等待快速进料过程引起的冲击压力影响消失，进而保证测试过程不受流程控制的禁止比较时间参数影响；

2、通过测量冲击压力消失滤波稳定后的准确重量的方法测量设备进料速度数据，获得精确的给料速度数据，进而通过使用给料速度提高建立流程控制参数速度；

3、在重量控制的基础上，通过以控制时间为优化目标的方式优化流程控制参数；

4、通过迭代控制的方法解决控制性能指标测量数据波动较大问题，进而获得高精度流程控制参数。

因此，通过采用本发明的上述方法能够快速找到协调机械设备和用户应用需求的流程控制参数，减少包装、灌装及配料系统的应用人力物力花费，提高系统的使用性能。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (9)

1.一种称重控制参数自设定方法，其特征在于，包括：

a.设定初始控制参数，所述初始控制参数至少包括：目标重量Wt、控制时间Tc以及第一或第二给料量Ws；

b.在第一进料阶段实测第一进料完成时间ttf和第一重量增量wtf；

c.在第二进料阶段实测第二进料完成时间tts和第二重量增量wts；

d.根据所述控制时间、第一进料完成时间和第二进料完成时间，计算控制时间误差△T；

e.如果所述控制时间误差△T小于零，根据所述ttf、wtf、tts、wts和△T来确定第一或第二给料量的修正量△W，然后在将所述第一或第二给料量Ws加上所述修正量后重新执行步骤b-f；

f.如果所述△T大于或等于零，则结束所述方法。

2.如权利要求1所述的称重控制参数自设定方法，其特征在于，所述第一进料阶段的进料速度大于所述第二进料阶段的进料速度。

3.如权利要求1所述的称重控制参数自设定方法，其特征在于，在第一进料阶段结束之后和所述第二进料阶段开始前设置一等待时间，在所述等待时间内停止进料和称重作业。

4.如权利要求1所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，所述第一进料完成时间始于在所述第一进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间；所述第二进料完成时间始于在所述第二进料阶段中投料口开始投料的时间且终于投料口停止投料的时间；且所述控制时间为初始设定的所述第一进料完成时间和所述第二完成时间之和。

5.如权利要求1所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，所述第一重量增量是实测的所述第一进料阶段的结束时相比于开始时的称重重量增量；且所述第二重量增量是实测的所述第二进料阶段的结束时相比于开始时的称重重量增量。

6.如权利要求1所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，所述步骤d中的计算控制时间误差△T的步骤包括：通过等式△T＝Tc-(ttf+tts)来计算△T。

7.如权利要求1所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，所述步骤e中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W。

8.如权利要求1所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，所述步骤e中的确定第一或第二给料量的修正量△W的步骤进一步包括：通过等式△W＝wtf*wts*△T*kt/(wtf*tts-wts*ttf)来计算△W，其中kt为收敛系数。

9.如权利要求3所述的称重控制参数设定方法，其特征在于，还包括：

在所述步骤b中连续记录第一称重数据fdata；

在所述步骤c中连续记录第二称重数据sdata；以及

在所述步骤c之后，以等待时间和第二进料阶段的开始时刻为对齐点叠加所述第一称重数据fdata和第二称重数据sdata为idata；以所述第二称重数据sdata的结束时间为起点，在idata中逆时间查找小于(Wt–Wc)的数据时长ttfc，并在ttfc大于零时，将所述禁止比较时间Ti替换为Ti＝tts–ttfc/2，其中Wc为提前量。