CN108319213B - 基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，在小于或等于取料机和地面皮带允许流量的前提下，按照给定配比，进行主、从取料机实时流量分配，将主、从取料机分配的各个实时流量作为内环进行闭环控制，当出现瞬时配比异常扰动时，在预设的累积量偏差范围内，进行累积量统计，并按累积量误差比例重新分配主、从取料机实时流量，以此作为外环进行闭环控制，保证累积量配比合格，从而形成双重闭环控制。本发明中的方法依据各子系统的配比偏差，向各从取料机发送加大或减小瞬时取料量的指令，各从取料机在不超过允许偏差范围的瞬时取料量区间内进行取料。

Description

基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法及系统

技术领域

本发明属于配煤工业控制技术领域，特别涉及一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法及系统。

背景技术

目前取料机配煤作业是煤炭码头装船生产作业的一种主要方式，即多个取料机通过相互配合按预设的配煤比例进行取料操作并通过各自相应的皮带机输送至装船机进行物料装船。在配煤过程中，各取料机司机根据调度员指令采用人工进行配煤数据计算、人为进行取料控制，并通过对讲机相互联系来进行协同配煤作业。

但人工计算配煤数据难免出现偏差和错误，人为操作取料也很难将取料量精确控制在预定的范围内，尤其取料司机操作水平参差不齐，操作手法也很大程度上影响着配煤质量和配煤效率。另外，配煤作业通过各取料司机对讲机相互联系粗略地进行，根本无法保证物料按预设比例进行掺配，无法满足客户需求，并且影响了装船作业效率。更为重要的是，料量控制不当时会造成设备超载运行，为安全生产带来不利影响。

综上所述，随着配煤作业量逐渐增加，配煤服务逐步常态化，原有人工配煤作业精度、效率以及安全性，已不能满足当下业务需求，因此期望提出一种基于双重闭环控制的多取料机配煤自动控制方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其将多取料机配煤过程分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤过程，也就是说将多取料机配煤系统分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤子系统。通过各取料机的实时流量与各取料机的给定流量进行比较，进行第一闭环控制，实时调节各个取料机的实际流量，第一闭环作为整个配煤系统的内环；所述方法接收并存储每个取料机取料的累积料量和大机定位数据，通过计算得到主取料机与多个从取料机的实时配比，并以实时配比作为主控量与给定配比进行比较，根据各子系统的配比偏差，即主取料机与从取料机之间的累积量误差，重新分配配比，形成第二闭环控制，从而向各从取料机发送指令以加大或减小瞬时取料量，各从取料机在预设的允许偏差范围之内的瞬时取料量区间内进行取料。

本发明的目的在于还提供了一种取料机自动取料控制方法，取料机取料采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，闭环作为整个配煤系统的内环。取料机瞬时料量调整方式为各自调节各自的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。而实时料量通过取料机悬臂回转速度、斗轮电机输出有功功率等实时数据间接计算得到，并由安装于悬臂中部的电子皮带秤数据对实时料量计算系数进行校验、修正。

进一步，本发明的目的在于还提供了一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统。所述系统中有包括各取料机、皮带机和装船机的配煤作业系统以及中央控制单元，还有包含取料机行走、回转、俯仰等机构动作的取料机取料控制系统以及单机控制单元，另外还有用于数据存储和计算的计算机系统。配煤作业系统主控单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制。各取料子系统接收来自主控系统的料量指令后，分别按照指令进行瞬时料量控制。

本发明的技术方案如下：

一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其将多取料机配煤过程分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤过程，其具体步骤如下：

S1：预设系统允许流量以及预设给定配比，进行初始流量分配分别得出主取料机的给定流量以及各个从取料机的给定流量；

S2：对主取料机和各个从取料机进行取料自动控制，得到主取料机和各个从取料机的实际流量；

S3：将各取料机的实时流量与各取料机的给定流量进行比较，进行第一闭环控制，实时调节各个取料机的实际流量；

S4：接收并存储各取料机取料的累积量和大机定位的数据，通过计算得到主取料机与各个从取料机的实时配比；

S5：以所述实时配比作为主控量，与给定配比进行比较，根据各配比偏差，即主、从取料机之间的累积量误差，重新分配配比，形成第二闭环控制，得到各取料机累积量重新分配的实时给定流量，进行各取料机取料自动控制从而向各从取料机发送指令以加大或减小瞬时取料量，各从取料机在预设的允许偏差范围之内的瞬时取料量区间内进行取料。

优选地，S5步骤中将各取料机的累积量分别与各取料机的给定流量进行比较，重新分配实时给定流量，进行取料自动控制。

优选地，其中包括取料机自动取料控制方法，采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，所述闭环作为整个配煤系统的内环，其具体步骤为，

A1：设定各取料机的瞬时料量；

A2：驱动悬臂回转控制系统，控制各取料机的悬臂回转进行取料，得到各取料机的实时数据；

A3：基于各取料机的运行原理，对取料机斗轮电流、悬皮电流、角度以及旋转力矩进行预处理，建立瞬时料量计算模型，对取料流量进行预测；

A4：将斗轮电机有功功率、悬臂回转速度和皮带秤实时检测值，输入至瞬时料量计算模型，得到反馈量；

A5：通过设定的瞬时料量与反馈量进行PID控制以控制悬臂回转取料，得到实时料量，实现对实时取料量的软测量。

优选地，至少通过所述实时数据计算得到所述实时料量，并由安装于悬臂中部的电子皮带秤数据对实时料量计算系数进行校验、修正；各取料机实时流量调整方式为各自调节相应的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。

一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统，将多取料机配煤系统分解成一个主取料机加多个从取料机形式的配煤系统，所述基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制系统包括主取料机、从取料机、中央控制单元、皮带机和装船机的配煤作业控制系统以及至少取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统，所述中央控制单元至少包括配煤服务器、中控PLC以及主取料机PLC和从取料机PLC，所述各取料机PLC分别控制各取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统进行动作，所述配煤服务器包括用于数据存储和计算的计算机系统；每个取料子系统包括一个主取料机和一个从取料机，所述取料子系统中还包括相应的主取料机PLC、相应的从取料机PLC和各取料机取料控制系统，所述中央控制单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制；各取料子系统接收来自中控PLC发出或中控PLC与配煤服务器的协同发出的的料量指令后，分别按照相应的指令进行瞬时料量控制；所述中控PLC与各取料机PLC之间能够互相通讯；

所述配煤控制系统用于控制皮带机和装船机的配煤作业，配煤控制服务器与中控PLC相互通信，数据库垛位信息和皮带秤服务器中的累积量存储于配煤控制服务器中，所述配煤控制服务器用于进行配煤实时控制，所述配煤控制服务器或所述配煤控制服务器的上位机至少显示单船配煤过程历史图、单船分流程作业记录表以及配煤统计信息表，配煤控制服务器设置中控员操作人机接口，其配置用于输入中控员操作指令，控制配煤系统所需要的参数；

所述主取料机PLC设置在主取料机内部，所述主取料机PLC根据皮带秤的瞬时量、差距时间、主/从取料方向显示信息以及三系统校正定位信息向主取料机发出控制请求对主取料机各机构的动作进行控制，所述三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；

所述从取料机PLC设置在从取料机内部，所述从取料机PLC根据皮带秤的瞬时量、煤头、煤尾以超量的报警信息、差距时间、主从取料机、倒计时、取料方向、超载控制信息以及三系统校正定位信息对从取料机发出控制请求对从取料及各机构的动作进行控制，所述三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；以及所述主取料机控制单元与所述从取料机控制单元分别与取料机取料控制系统相互通讯。

优选地，配煤作业时，主取料机最先取料，各从取料机依次取料，完成煤头的准确汇合，依据皮带运行速度及各取料机到基准点的距离，计算得到各取料机所取物料运送至基准点的汇合时间，预设主取料机汇合时间为T₀，各从取料机汇合时间分别为T₁、T₂、T₃至T_N及T_N+1,得到各从取料机与主取料机的差距时间，分别为T₀₁、T₀₂、T₀₃至T_N+1；主取料机开始取料后，经过差距时间T₀₁后第一从取料机开始取料，T₀₂后第二从取料机开始取料，各取料机依此按照各自相应的差距时间开始取料；

配煤流程开始运行后，按照所有料流汇合点的地面皮带机所容许的最大料量以及给定配比为各主、从取料机分配最大瞬时量；各主、从取料机按照主控系统分配的瞬时料量区间进行自动取料；

主取料机和各从取料机开取后的累积料量以秒为单位，按照预设的时间存储到数据库，以实时配比作为主控量,各从取料机开始取料后，各自以与主取料机差距时间T_0N之前的累积料量Q₀为基准，分别按照给定配比计算各从取料机的实时应取累积料量Q₁～Q_N，计算得到各从取料机与主取料机的实时配比P_0N；主控系统按照实际配比与给定配比的偏差△P_0N，发送给各从取料机加大或减小瞬时取料量的指令，各从取料机在允许偏差范围内的瞬时取料量区间内进行取料；

检测各取料机实时料量，通过对各取料机运行原理的分析选取取料机斗轮电流、悬皮电流、角度、旋转力矩作为预测模型的输入变量，并定义为变量集u＝(u₁,u₂,···,u_s)，取料流量y定义为输出变量，给定N组取料流量软测量模型训练集其中R^S为多维向量空间，R为实数集，利用非线性映射Ψ(u)将样本从输入空间映射至高维特征空间，对取料流量进行回归估计。

优选地，在配煤系统中采用各取料机的大机定位，采用绝对值编码器与RFID射频位置校正装置作为主定位，同时各大机安装GPS定位装置进行辅助定位，主定位系统与辅助定位定位系统相互校验以便保证大机定位数据准确，最终确保各取料机的差距时间计算准确。

优选地，还包括通过设置主、从取料机防超载模块对其进行防超载控制。

优选地，所述防超载模块为在主、从取料机处加设的防超限量模块，以便防止单取料机出现长时间超限量取料进而造成物料交汇处的超载，主从取料机在取料时，出现预设的超限量现象时，能够限制大机回转动作以保证超量现象得到控制，且超量限制指令优先级高于主控系统发出的加减量指令。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，在小于或等于取料机和地面皮带允许流量的前提下，按照给定配比，进行主、从取料机实时流量分配，将主、从取料机分配的各个实时流量作为内环进行闭环控制。当出现瞬时配比异常扰动时，在预设的各累积量偏差范围内，进行累积量统计，并按累积量误差比例重新分配主、从取料机实时流量，以此作为外环进行闭环控制，保证累积量配比合格，从而形成双重闭环控制。本发明中的方法依据各子系统的配比偏差，向各从取料机发送加大或减小瞬时取料量的指令，各从取料机在不超过允许偏差范围的瞬时取料量区间内进行取料。本发明还提供了一种取料机自动取料控制方法，取料机取料采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，闭环作为整个配煤系统的内环。本发明解决了当出现塌垛、故障等因素导致的瞬时配比异常扰动时，最终各煤种累积量配比偏差问题。本发明中的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统，通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制。各取料子系统接收来自主控系统的料量指令后，分别按照指令进行瞬时料量控制。

附图说明

以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细描述。

图1是根据本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法的工作示意图。

图2是根据本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统的结构示意图。

图3是如图1和图2示出的根据本发明的多取料机精细化配煤双闭环自动控制方法及系统中取料机实时流量的闭环控制系统的结构示意图。

图4是如图1和图2示出的根据本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法中取料流量预测模型的流程示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1至图4中所示的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其将多取料机配煤过程分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤过程，也就是说将多取料机配煤系统分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤子系统。首先，预先设置系统允许流量和给定配比，根据系统允许流量和给定配比进行流量分配，分别得到主取料机的给定流量和各个从取料机的给定流量，通过各取料机的实时流量与各取料机的给定流量进行比较，进行第一闭环控制，实时调节各个取料机的实际流量，第一闭环作为整个配煤系统的内环；所述方法接收并存储每个取料机取料的累积料量和大机定位数据，通过计算得到主取料机与多个从取料机的实时配比，并以实时配比作为主控量与给定配比进行比较，根据各子系统的配比偏差，即主取料机与从取料机之间的累积量误差，重新分配配比，形成第二闭环控制，从而向各从取料机发送指令以加大或减小取料实时流量，各从取料机在预设的允许偏差范围之内的取料实时流量区间内进行取料。

本发明的取料机自动取料控制方法，取料机取料采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，闭环作为整个配煤系统的内环。取料机实时流量调整方式为各自调节各自的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。而取料实时流量通过取料机悬臂回转速度、斗轮电机输出有功功率等实时数据间接计算得到，并由安装于悬臂中部的电子皮带秤数据对实时流量计算系数进行校验、修正。

进一步，本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统包括各取料机、皮带机和装船机的配煤作业系统以及中央控制单元，还有包含取料机行走、回转、俯仰等机构动作的取料机取料控制系统以及单机控制单元，另外还有用于数据存储和计算的计算机系统。配煤作业系统主控单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制。各取料子系统接收来自主控系统的料量指令后，分别按照指令进行取料实时流量控制。

优选地，将多取料机配煤系统分解成一个主取料机和多个从取料机的多个双取料机配煤后，多取料机配煤作业时，以固定的物料汇合点为基准点，计算各取料机到基准点的距离，定义最远端取料机为主取料机，近端取料机都作为从取料机。

根据本发明的基于主从取料机双重闭环的多取料机配煤控制方法，如图1所示，其具体步骤如下：

S1：预设系统允许流量以及预设给定配比，进行初始流量分配分别得出主取料机的给定流量以及各个从取料机的给定流量；

优选地，得到第1个从取料机的给定流量，第二个从取料机的给定流量，直至第N个从取料机的给定流量以及第N+1个从取料机的给定流量；

S2：对主取料机和各个从取料机进行取料自动控制，得到主取料机和各个从取料机的实际流量；将各取料机的实际流量作为实际流量反馈量；

优选地，对第1个从取料机进行取料自动控制，得到第1个从取料机的实际流量；

对第2个从取料机进行取料自动控制，得到第2个从取料机的实际流量；直至，对第N个从取料机进行取料自动控制，得到第N个从取料机的实际流量；以及对第N+1个从取料机进行取料自动控制，得到第N+1个从取料机的实际流量；

S3：将各取料机的实时流量与各取料机的给定流量进行比较，进行第一闭环控制，实时调节各个取料机的实际流量；

S4：接收并存储各取料机取料的累积料量和大机定位数据，通过计算得到主取料机与各个从取料机的实时配比；

S5：以实时配比作为主控量与给定配比进行比较，根据各子系统的配比偏差，即主、从取料机之间的累积量误差，重新分配配比，形成第二闭环控制，从而向各从取料机发送指令以加大或减小瞬时取料量，各从取料机在预设的允许偏差范围之内的瞬时取料量区间内进行取料；

优选地，将各取料机的累积量分别与各取料机的给定流量进行比较，具体地，与给定累积量进行比较，重新分配实时给定流量，进行取料自动控制。

主从取料机的给定配比与实时配比的偏差，能够转换成以主取料机实时累积量为参考的从取料机给定累积量与实时累积量的偏差，两者进行比较进而由此重新分配实时给定流量，完成实时配比的调整。

本发明的取料机自动取料控制方法，取料机取料采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，闭环作为整个配煤系统的内环。进一步，至少根据取料机悬臂回转速度和电机输出有功功率计算得出相应的取料实时流量，并由安装于悬臂中部的电子皮带秤的数据对实时流量计算系数进行校验、修正，根据实时流量和主、从取料机累积量误差重新分配配比对取料实时流量进行双重闭环控制。

优选地，取料机瞬时料量调整方式为各自调节各自的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。

进一步，本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制系统包括各取料机、皮带机和装船机的配煤作业系统以及中央控制单元，进一步，控制系统至少包含取料机行走、回转、俯仰的机构动作的取料机取料控制系统以及单机控制单元，另外还有用于数据存储和计算的计算机系统。配煤作业系统主控单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制。各取料子系统接收来自主控系统的料量指令后，分别按照指令进行取料实时流量控制。

配煤作业系统主控单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制。各取料子系统接收来自主控系统的料量指令后，分别按照指令进行瞬时料量控制本系统将多取料机配煤分解成“一主对多从”的多个双取料机配煤。

根据本发明的实施例中基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制方法及控制系统的工作流程如下：

开始取料：配煤作业时，主取料机最先取料，各从取料机依次取料，来完成煤头的准确汇合。依据皮带运行速度及各取料机到基准点的距离，计算得到各取料机所取物料运送至基准点的汇合时间，主取料机汇合时间为T₀，从取料机汇合时间分别为T₁、T₂、T₃……。由此，得到各从取料机与主取料机的差距时间，分别为T₀₁、T₀₂、T₀₃……。主取料机开始取料后，经过差距时间T₀₁后第一从取料机开始取料，T₀₂后第二从取料机开始取料，各取料机依此按照各自相应的差距时间开取。

实时流量分配：配煤流程开始运行后，主控系统按照所有料流汇合点的地面皮带机所容许的最大料量以及预定配比为各主、从取料机分配最大取料实时流量；各主、从取料机按照主控系统分配的取料实时流量区间进行自动取料。

配比控制：主取料机和各从取料机开取后的累积料量以秒为单位，定时存储到数据库。控制系统的主控量为实时配比,各从取料机开始取料后，各自以与主取料机差距时间T_0N之前的累积料量Q₀为基准，分别按照给定配比计算各从取料机的实时应取累积料量Q₁～Q_N，进一步计算得到各从取料机与主取料机的实时配比P_0N。主控系统按照实际配比与给定配比的偏差△P_0N(正偏差或负偏差)，发送给各从取料机加大或减小取料实时流量的指令，各从取料机在不超过允许偏差范围的取料实时流量区间内进行取料。

取料机料量控制方式：取料机瞬时料量调整方式为各自调节各自的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。

取料机实时料量检测：取料机取料采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，这是实时配比出现偏差时能够及时动态调整的前提。由于悬皮皮带秤安装位置问题，导致流量获取滞后，为保证对瞬时料量的实时控制，需要获取实时流量，优选地，通过对取料机运行原理的分析选取取料机斗轮电流，悬皮电流，角度，旋转力矩作为预测模型的输入变量，并定义为变量集u＝(u₁,u₂,···,u_s)，取料流量y定义为输出变量。给定N组取料流量软测量模型训练集其中R^S为多维向量空间，R为实数集，利用非线性映射Ψ(u)将样本从输入空间映射至一个高维特征空间，对取料流量进行回归估计：

y(u)＝ω^Tφ(u)+b

式中：权向量偏置变量利用结构风险最小化原则，计算ω，b的值等价于求解下式的最小化问题，即

式中：||ω||²是控制模型的复杂度，γ为惩罚因子，Remp为误差控制函数。LSSVM在优化目标中的损失函数为松弛因子e_k的二次项，故优化问题转化为求解下式：

s.t.y_k＝ω^Tφ(u_k)+b+e_k，k＝1,2,…,N

为解决这个优化问题，构造如下的Lagrange函数：

式中：a_k为Lagrange算子。根据Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件：

消去变量ω和e_k，优化问题可以转化为求解下列方程组：

式中：a＝[a₁,a₂,···,a_N]为Lagrange算子，y＝[y₁,y₂,···,y_N]，E＝[1,1,···,1]，K＝φ(u_k)^Tφ(u_l)是核函数，其中k,l＝1,2,···,N。

令Z＝K+γ^-1I，则可以求得LSSVM模型参数的解：

从而可以得到取料流量训练数据集的非线性回归表达式为：

大机定位：在精准配煤系统中采用各取料机的大机定位。根据本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制方法及控制系统采用绝对值编码器+RFID射频位置校正装置作为主定位方式，同时各大机安装GPS定位装置进行辅助定位，两套定位系统相互校验，保证大机定位数据准确，最终确保各取料机的差距时间计算准确。

防超载控制：据本发明的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制方法及控制系统设置主、从取料机防超载模块。为了防止单取料机出现长时间超限量取料进而造成物料交汇处的超载，针对主从取料机设计了防超限量模块。主从取料机在取料时，出现预设的超限量现象时，程序自动限制大机回转动作以保证超量现象得到控制。超量限制指令优先级高于主控系统发出的加减量指令。

如图2所示，一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制系统，将多取料机配煤系统分解成一个主取料机加多个从取料机形式的配煤系统，基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制系统包括主取料机、各个从取料机、中央控制单元、皮带机和装船机的配煤作业控制系统以及至少取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统，中央控制单元至少包括配煤服务器、中控PLC以及主取料机PLC和从取料机PLC，各取料机PLC分别控制各取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统进行动作，所述配煤服务器包括用于数据存储和计算的计算机系统；每个取料子系统包括一个主取料机和一个从取料机，取料子系统中还包括相应的主取料机PLC、相应的从取料机PLC和各取料机取料控制系统，中央控制单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制；各取料子系统接收来自中控PLC发出或中控PLC与配煤服务器的协同发出的的料量指令后，分别按照相应的指令进行取料实时流量控制；所述中控PLC与各取料机PLC之间能够互相通讯；

配煤控制系统用于控制皮带机和装船机的配煤作业，配煤控制服务器与中控PLC相互通信，数据库垛位信息和皮带秤服务器中的累积量存储于配煤控制服务器中，配煤控制服务器用于进行配煤实时控制，配煤控制服务器或所述配煤控制服务器的上位机至少显示单船配煤过程历史图、单船分流程作业记录表以及配煤统计信息表，配煤控制服务器设置中控员操作人机接口，其配置用于输入中控员操作指令，控制配煤系统所需要的参数；

主取料机PLC设置在主取料机内部，主取料机PLC根据皮带秤的实时流量、差距时间、主/从取料方向显示信息以及三系统校正定位信息向主取料机发出控制请求对主取料机各机构的动作进行控制，三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；

从取料机PLC设置在从取料机内部，从取料机PLC根据皮带秤的实时流量、煤头、煤尾以及超量的报警信息、差距时间、主从取料机、倒计时、取料方向、超载控制信息以及三系统校正定位信息对从取料机发出控制请求对从取料及各机构的动作进行控制，三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；主取料机控制单元与所述从取料机控制单元分别与取料机取料控制系统相互通讯。主取料机PLC与从取料机PLC分别与相应的取料机取料控制系统相互通讯。

进一步，本发明还提供了一种取料机自动取料控制方法，如图3所示，其采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，所述闭环作为整个配煤系统的内环，其具体步骤为：

A1：设定各取料机的瞬时料量；

A2：驱动悬臂回转控制系统，控制各取料机的悬臂回转进行取料，得到各取料机的取料的实时数据；

A3：基于各取料机，例如，斗轮取料机，的运行原理，根据取料机斗轮电流、悬皮电流、角度以及旋转力矩，对数据进行预处理后，建立瞬时料量计算模型，如，LSSVM模型，即最小二乘支持向量机，对取料流量进行预测，如图4所示；

A4：将斗轮电机有功功率、悬臂回转速度和皮带秤实时检测值，输入至取料实时流量计算模型，得到模型输出的反馈量；

A5：对各取料机实时流量进行调整，通过设定的取料实时流量与反馈量进行PID控制以控制悬臂回转取料，得到实时流量；

并由安装于悬臂中部的电子皮带秤数据对实时流量计算系数进行校验、修正。各取料机实时流量调整方式为各自调节各自的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。

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。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：其将多取料机配煤过程分解成一个主取料机加多个从取料机形式的多个双取料机配煤过程，其具体步骤如下：

S1：预设系统允许流量以及预设给定配比，进行初始流量分配分别得出主取料机的给定流量以及各个从取料机的给定流量；

S2：对主取料机和各个从取料机进行取料自动控制，得到主取料机和各个从取料机的实际流量；

S3：将各取料机的实时流量与各取料机的给定流量进行比较，进行第一闭环控制，实时调节各个取料机的实际流量；

S4：接收并存储各取料机取料的累积量和大机定位的数据，通过计算得到主取料机与各个从取料机的实时配比；

S5：以所述实时配比作为主控量，与给定配比进行比较，根据各配比偏差，即主、从取料机之间的累积量误差，重新分配配比，形成第二闭环控制，得到各取料机累积量重新分配的实时给定流量，进行各取料机取料自动控制从而向各从取料机发送指令以加大或减小瞬时取料量，各从取料机在预设的允许偏差范围之内的瞬时取料量区间内进行取料；

配煤作业时，主取料机最先取料，各从取料机依次取料，完成煤头的准确汇合，依据皮带运行速度及各取料机到基准点的距离，计算得到各取料机所取物料运送至基准点的汇合时间，预设主取料机汇合时间为T₀，各从取料机汇合时间分别为T₁、T₂、T₃至T_N及T_N+1,得到各从取料机与主取料机的差距时间，分别为T₀₁、T₀₂、T₀₃至T_N+1；主取料机开始取料后，经过差距时间T₀₁后第一从取料机开始取料，T₀₂后第二从取料机开始取料，各取料机依此按照各自相应的差距时间开始取料；

配煤流程开始运行后，按照所有料流汇合点的地面皮带机所容许的最大料量以及给定配比为各主、从取料机分配最大瞬时量；各主、从取料机按照主控系统分配的瞬时料量区间进行自动取料；

主取料机和各从取料机开取后的累积料量以秒为单位，按照预设的时间存储到数据库，以实时配比作为主控量,各从取料机开始取料后，各自以与主取料机差距时间T_0N之前的累积料量Q₀为基准，分别按照给定配比计算各从取料机的实时应取累积料量Q₁～Q_N，计算得到各从取料机与主取料机的实时配比P_0N；主控系统按照实际配比与给定配比的偏差△P_0N，发送给各从取料机加大或减小瞬时取料量的指令，各从取料机在允许偏差范围内的瞬时取料量区间内进行取料；

检测各取料机实时料量，通过对各取料机运行原理的分析选取取料机斗轮电流、悬皮电流、角度、旋转力矩作为预测模型的输入变量，并定义为变量集u＝(u₁,u₂,···,u_s)，取料流量y定义为输出变量，给定N组取料流量软测量模型训练集其中R^S为多维向量空间，R为实数集，利用非线性映射Ψ(u)将样本从输入空间映射至高维特征空间，对取料流量进行回归估计。

2.如权利要求1所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：S5步骤中将各取料机的累积量分别与各取料机的给定流量进行比较，重新分配实时给定流量，进行取料自动控制。

3.如权利要求1所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：其中包括取料机自动取料控制方法，采用基于软测量和自适应技术的瞬时料量闭环控制，所述闭环作为整个配煤系统的内环，其具体步骤为，

A1：设定各取料机的瞬时料量；

A2：驱动悬臂回转控制系统，控制各取料机的悬臂回转进行取料，得到各取料机的实时数据；

A3：基于各取料机的运行原理，对取料机斗轮电流、悬皮电流、角度以及旋转力矩进行预处理，建立瞬时料量计算模型，对取料流量进行预测；

A4：将斗轮电机有功功率、悬臂回转速度和皮带秤实时检测值，输入至瞬时料量计算模型，得到反馈量；

A5：通过设定的瞬时料量与反馈量进行PID控制以控制悬臂回转取料，得到实时料量，实现对实时取料量的软测量。

4.如权利要求3所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：至少通过所述实时数据计算得到所述实时料量，并由安装于悬臂中部的电子皮带秤数据对实时料量计算系数进行校验、修正；各取料机实时流量调整方式为各自调节相应的悬臂回转速度来实现物料的多取或少取。

5.如权利要求4所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：在配煤系统中采用各取料机的大机定位，采用绝对值编码器与RFID射频位置校正装置作为主定位，同时各大机安装GPS定位装置进行辅助定位，主定位系统与辅助定位系统相互校验以便保证大机定位数据准确，最终确保各取料机的差距时间计算准确。

6.如权利要求5所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：还包括通过设置主、从取料机防超载模块对其进行防超载控制。

7.如权利要求6所述的基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制方法，其特征在于：所述防超载模块为在主、从取料机处加设的防超限量模块，以便防止单取料机出现长时间超限量取料进而造成物料交汇处的超载，主从取料机在取料时，出现预设的超限量现象时，能够限制大机回转动作以保证超量现象得到控制，且超量限制指令优先级高于主控系统发出的加减量指令。

8.一种基于主从取料机双闭环的多取料机配煤控制系统，其特征在于：将多取料机配煤系统分解成一个主取料机加多个从取料机形式的配煤系统，所述基于主从取料机双闭环的多取料机配煤自动控制系统包括主取料机、从取料机、中央控制单元、皮带机和装船机的配煤作业控制系统以及至少取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统，所述中央控制单元至少包括配煤服务器、中控PLC以及主取料机PLC和从取料机PLC，各取料机PLC分别控制各取料机行走、回转、俯仰机构动作的取料机取料控制系统进行动作，所述配煤服务器包括用于数据存储和计算的计算机系统；每个取料子系统包括一个主取料机和一个从取料机，所述取料子系统中还包括相应的主取料机PLC、相应的从取料机PLC和各取料机取料控制系统，所述中央控制单元控制各取料机的启动、停止，并通过发送给各取料机料量指令完成配煤比例的控制；各取料子系统接收来自中控PLC发出或中控PLC与配煤服务器的协同发出的的料量指令后，分别按照相应的指令进行瞬时料量控制；所述中控PLC与各取料机PLC之间能够互相通讯；

所述配煤控制系统用于控制皮带机和装船机的配煤作业，配煤控制服务器与中控PLC相互通信，数据库垛位信息和皮带秤服务器中的累积量存储于配煤控制服务器中，所述配煤控制服务器用于进行配煤实时控制，所述配煤控制服务器或所述配煤控制服务器的上位机至少显示单船配煤过程历史图、单船分流程作业记录表以及配煤统计信息表，配煤控制服务器设置中控员操作人机接口，其配置用于输入中控员操作指令，控制配煤系统所需要的参数；

所述主取料机PLC设置在主取料机内部，所述主取料机PLC根据皮带秤的瞬时量、差距时间、主/从取料方向显示信息以及三系统校正定位信息向主取料机发出控制请求对主取料机各机构的动作进行控制，所述三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；

所述从取料机PLC设置在从取料机内部，所述从取料机PLC根据皮带秤的瞬时量、煤头、煤尾以超量的报警信息、差距时间、主从取料机、倒计时、取料方向、超载控制信息以及三系统校正定位信息对从取料机发出控制请求对从取料及各机构的动作进行控制，所述三系统校正定位信息包括北斗卫星定位、绝对值编码器及RFID以及垛位信息；以及所述主取料机控制单元与所述从取料机控制单元分别与取料机取料控制系统相互通讯。