CN111148708B - 列车装载系统 - Google Patents
列车装载系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111148708B CN111148708B CN201880045680.5A CN201880045680A CN111148708B CN 111148708 B CN111148708 B CN 111148708B CN 201880045680 A CN201880045680 A CN 201880045680A CN 111148708 B CN111148708 B CN 111148708B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- empty
- car
- controller
- value
- empty board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G67/00—Loading or unloading vehicles
- B65G67/02—Loading or unloading land vehicles
- B65G67/04—Loading land vehicles
- B65G67/22—Loading moving vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G2203/00—Indexing code relating to control or detection of the articles or the load carriers during conveying
- B65G2203/02—Control or detection
- B65G2203/0208—Control or detection relating to the transported articles
- B65G2203/0241—Quantity of articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G69/00—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with loading or unloading
- B65G69/02—Filling storage spaces as completely as possible, e.g. application of vibrators
Abstract
公开了一种用于将物料装载到列车车厢上的列车装载系统。该系统包括缓冲仓，该缓冲仓被设置成接收物料并将物料供应给相对于缓冲仓行进的列车车厢，物料从缓冲仓的流出是可控的，以阻止或允许物料从缓冲仓流出，从而控制装载到列车车厢中的物料的体积。该系统还包括至少一个空板测量装置，该空板测量装置被设置成产生指示车厢的前部空板和/或后部空板的至少一个测量的空板值。该系统被设置成确定车厢质量误差值，车厢质量误差值表示指示车厢中物料质量的车厢质量值和限定的车厢质量设定点之间的误差，并且该系统被设置成使用该车厢质量误差值产生指示期望的前部空扳值和后部空板值的至少一个空板设定点。该系统还被设置成确定至少一个空板误差值，该空板误差值指示测量的空板值和空板设定点之间的误差，并被设置成基于该空板误差值控制物料从缓冲仓流出的时间点，以便控制装载到车厢中的物料的质量和体积。
Description
发明领域
本发明涉及一种用于在采矿作业中将开采的物料装载到列车上的列车装载系统。
发明背景
已知，为采矿作业例如矿区提供列车装载设施，该列车装载设施被设置成便于列车装卸操作员将物料装载到专用的物料运输列车上。
通常，矿石由输送机从回收器运送到缓冲仓，并且当列车在缓冲仓下连续移动时，矿石流出缓冲仓并进入列车车厢。操作员通过控制夹具打开和关闭时间来确定来自缓冲仓的矿石流，其目的是将物料装载到车厢中，使得车厢中物料的体积和质量接近但不超过限定的限制。
发明概述
应当理解，在本说明书中，采矿作业是指在资源开采环境或这种过程的一部分中与开采、处理、加工和/或运输大宗商品相关联的任何作业或设施，例如矿区、铁路设施、港口设施和相关基础设施。
根据本发明的第一方面，提供了用于将物料装载到列车车厢上的列车装载系统，该系统包括：
缓冲仓，其被设置为接收物料并将物料供应给相对于缓冲仓行进的列车车厢，其中，物料从缓冲仓流出是可控的，以阻止或允许物料从缓冲仓流出，从而控制装载到列车车厢中的物料的体积；以及
至少一个空板测量装置，其被设置成产生指示车厢的前部和/或后部空板的至少一个测量的空板值；
该系统被设置成确定车厢质量误差值，该车厢质量误差值表示指示车厢中物料质量的车厢质量值和限定的车厢质量设定点之间的误差，并被设置成使用车厢质量误差值产生指示期望的前部和后部空板值的至少一个空板设定点；以及
该系统被设置成确定指示测量的空板值和空板设定点之间的误差的至少一个空板误差值，并基于该空板误差值控制物料从所述缓冲仓流出的时间点，以便控制装载到所述车厢中的物料的质量和体积。
在实施例中，车厢质量值表示车厢装载物料后的车厢质量。
在实施例中，该系统包括称重装置，该称重装置被设置成在车厢装载物料之后产生车厢质量值。称重装置可以设置在离缓冲仓至少一个车厢(例如，离缓冲仓4个车厢)的位置处。
在实施例中，该系统包括质量估计器，其中车厢质量值表示在车厢装载来自缓冲仓的物料之前或车厢被装载来自缓冲仓的物料时的估计的车厢质量。
在实施例中，该系统包括至少一个车厢检测传感器，该车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定列车位置基准，该列车位置基准可用于在车厢相对于缓冲仓移动时确定车厢相对于缓冲仓的位置，该系统根据所确定的车厢相对于缓冲仓的位置来控制物料从缓冲仓流出的时间点。
在实施例中，该系统包括第一车厢检测传感器，该第一车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定缓冲仓之前的第一列车位置基准，该第一列车位置基准可用于确定指示车厢相对于第一列车位置基准的位置的前部滑块位置，该系统根据所确定的前部滑块位置来控制矿石流开始的时间点。
在实施例中，该系统包括第二车厢检测传感器，该第二车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定缓冲仓之后的第二列车位置基准，该第二列车位置基准可用于确定指示车厢相对于第二列车位置基准的位置的后部滑块位置，该系统根据所确定的后部滑块位置来控制矿石流停止的时间点。
在实施例中，第一车厢检测传感器和/或第二车厢检测传感器包括光电单元。
在实施例中，至少一个空板测量装置包括前部空板测量装置，该前部空板测量装置被设置成产生指示车厢的前部空板的前部空板值。
在实施例中，至少一个空板测量装置包括后部空板测量装置，该后部空板测量装置被设置成产生指示车厢的后部空板的后部空板值。
在实施例中，至少一个空板测量装置设置在离缓冲仓的至少一个车厢(例如，离缓冲仓3个车厢)的位置处。
至少一个空板测量装置可以包括至少一个激光测量装置。
在实施例中，该至少一个空板测量装置被设置成产生原始空板值，并且该系统包括至少一个滤波器，该至少一个滤波器被设置成过滤原始空板值以产生过滤后的空板值。该至少一个滤波器可以包括低通滤波器。该至少一个滤波器可以是离散滤波器，并且可以被设置成实现以下滤波器算法：
其中，Fi是新过滤后的空板测量结果，Fi-1是前一个过滤后的空板测量结果，Li是从激光器接收的原始测量信号，以及f是滤波器常数。
在实施例中，该系统包括过载控制器，该过载控制器被设置成当车厢质量值超过限定值时，使物料停止从缓冲仓流出。
在实施例中，当过载控制器使物料停止从缓冲仓流出时，系统被设置成如果新过滤后的空板测量值低于空板设定点，则使用新过滤后的后部空板测量值，而如果新的空板测量值高于空板设定点，则使用前一个过滤后的后部空板测量值。
在实施例中，至少一个空板设定点包括与测量的前部空板值相关联的前部空板设定点和与测量的后部空板值相关联的后部空板设定点，前部空板设定点与后部空板设定点基本相同。
在实施例中，该系统包括质量控制器，该质量控制器被设置成使用车厢质量误差值来产生至少一个空板设定点。质量控制器可以是离散控制器，并且可以包括比例积分(PI)控制器，该比例积分(PI)控制器可以是速度形式的。质量控制器可以被设置成实现以下算法：
mi＝mi-1+Kc(ei-ei-1)+KcKiei
其中，mi是对应于新的空板设定点的新的控制器输出，mi-1是前一个控制器输出，Kc是总控制器增益常数，Ki是积分增益常数，ei是当前质量设定点值和当前车厢质量之间的恒定误差值，以及ei-1是前一个质量设定点值和前一个车厢质量之间的前一个误差值。
在实施例中，该系统被设置为限定空板设定点的最大值和最小值。
在实施例中，该系统包括至少一个空板控制器，该空板控制器被设置成通过基于至少一个空板误差值控制前部和/或后部滑块位置来控制物料从缓冲仓流出的时间点。
在实施例中，该系统包括前部空板控制器和后部空板控制器，前部空板控制器被设置成使用指示测量的前部空板值和空板设定点之间的误差的前部空板误差值，以基于前部空板误差值来控制物料从缓冲仓开始流出的时间点，并且后部空板控制器被设置成使用指示测量的后部空板值和空板设定点之间的误差的后部空板误差值，并基于后部空板误差值来控制物料停止从缓冲仓流出的时间点。
在实施例中，该空板控制器或每个空板控制器是离散控制器，并且可以包括比例积分微分(PID)控制器，比例积分微分(PID)控制器可以是速度形式的。
在实施例中，该空板控制器或每个空板控制器是PID-γ控制器。
在实施例中，该空板控制器或每个空板控制器被设置成实现以下算法：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b) (3)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)；
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益参数；
Ki是积分增益参数；
b是Kd/γ控制参数；
a是exp(-1/γ)控制参数。
在实施例中，在列车装载开始时以及在获得指示车厢的前部和/或后部空板的至少一个测量的空板值之前，该系统被设置成设定初始化空板设定点值，该初始化空板设定点值被使用直到获得至少一个测量的空板值。
在实施例中，该系统被设置成使得当在初始化之后获得前部和后部测量的空板值时，基于该前部和后部空板值确定空板设定点，例如通过平均前部和后部空板值。
在实施例中，该系统被设置成响应于对前部滑块的调整来调整后部滑块，以便补偿由前部滑块的变化而引起的后部空板的变化。
在实施例中，该系统被设置成便于操作者手动调整物料从缓冲仓流出的时间点。
根据本发明的第二方面，提供了在采矿作业中将物料装载到列车车厢的方法，该方法包括：
在缓冲仓中接收待装载到车厢上的物料；
当列车相对于缓冲仓行进时，向列车车厢供应物料，其中，物料从缓冲仓流出是可控的，以阻止或允许物料从缓冲仓流出，从而控制装载到列车车厢中的物料的体积；
产生指示车厢的前部和/或后部空板的至少一个测量的空板值；
确定车厢质量误差值，该车厢质量误差值表示指示车厢中物料质量的车厢质量值和限定的车厢质量设定点之间的误差；
使用车厢质量误差值来产生指示期望的前部和后部空板值的至少一个空板设定点；
确定指示测量的空板值和空板设定点之间的误差的至少一个空板误差值；以及
基于空板误差值控制物料从缓冲仓流出的时间点，以便控制装载到车厢中的物料的质量和体积。
附图简述
现在，将参考附图仅通过示例来描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的列车装载系统的图示性透视图；
图2示出了时序图，该时序图表示与缓冲仓的夹具的打开和关闭相关联的打开和关闭距离；
图3是列车的装载车厢的示意图，示出了前部和后部空板；
图4是图1中所示的列车装载系统的控制系统的框图；以及
图5是说明图4中所示的控制系统的功能部件的示意图。
发明的实施例的描述
现在，将参照矿区形式的采矿作业来描述列车装载系统的实施例，尽管应当理解，也可以设想列车装载操作可以出现的其他采矿作业。
在图1中示意性地示出了示例列车装载系统10。
列车装载系统10被设置成将物料12(在该示例中为矿石)装载到列车16的车厢14上。
在列车装载期间，随着列车在缓冲仓20下方沿箭头18的方向连续移动，矿石流出缓冲仓20并流入列车20的车厢14。通过打开和关闭夹具22来控制来自缓冲仓20的矿石流。
为了将车厢14填充到与期望的车厢质量水平紧密对应的物料体积，并且不会使物料从车厢14溢出，夹具必须被控制以相对于列车16的移动在正确的时间打开和关闭。然而，假设车厢之间可能存在差异，例如因为装载到每个车厢中的物料密度不同，每个车厢14的最佳的夹具打开和关闭时间可能不同。
为了控制夹具打开和关闭的时间点，系统10包括：第一车厢检测传感器24，其被设置成提供第一列车位置基准，该第一列车位置基准可用于定义夹具打开的时间点；以及第二车厢检测传感器26，其被设置成提供第二列车位置基准，该第二列车位置基准可用于定义夹具关闭的时间点。
在该示例中，第一列车位置基准指示在车厢14移动到缓冲仓20下方的位置之前车厢14的前边缘的位置，而第二列车位置基准指示在车厢14从缓冲仓20下方的位置移开之后车厢14的后边缘的位置，尽管应当理解，其他设置也是可能的。在该示例中，第一车厢检测传感器24和第二车厢检测传感器26中的每一个都包括光电单元，该光电单元被设置成在该单元的视场中检测物体的存在，尽管应当理解，可以设想能够检测车厢存在的任何合适的传感器。
如图2所示，使用所确定的第一列车位置基准和第二列车位置基准，系统10定义了用于打开夹具22的时间点关系28和用于关闭夹具22的时间点关系30。
如图2所示，打开时间点关系28定义了打开距离偏移32，该打开距离偏移32对应于列车在第一车厢检测传感器24检测到车厢14和夹具22打开之间移动的距离，该打开距离偏移32包括固定的前部基座部件34和可变的前部滑块部件36。应当理解，由前部滑块部件36限定的距离因此确定了夹具打开时车厢14相对于夹具22的位置，并且以这种方式，前部滑块部件36是可用于控制装载到车厢14中的物料量的可变部件。
类似地，关闭时间点关系30定义了关闭距离偏移38，该关闭距离偏移38对应于列车在第二车厢检测传感器26检测到车厢14和夹具22关闭之间移动的距离，关闭距离偏移38包括固定的后部基座部件40和可变的后部滑块部件42。应当理解，由后部滑块部件42限定的距离因此确定了夹具关闭时车厢14相对于夹具22的位置，并且以这种方式，后部滑块部件42是可用于控制装载到车厢14中的物料量的可变部件。
通过设置前部滑块部件36和后部滑块部件42来设置打开距离和关闭距离以便修改装载到车厢14中的物料量，这在本说明书中将被称为控制“滑块”。
在使用过程中，系统10能够根据需要自动调整滑块36、42，以便考虑到过程变化(例如，矿石密度或流动特性的变化)，从而控制每个车厢14中矿石的质量和体积。
图3示出了列车16的示例满载的车厢14。如图所示，当物料12被装载到车厢14中时，物料形成隆起，该隆起在车厢14的大致中心位置处可以延伸成高于车厢的上边缘43，并且在车厢14的前端和后端处可以延伸成低于车厢14的边缘43。在车厢14的前部上边缘和物料12之间沿大致水平方向测量的距离被称为“前部空板(front freeboard)”44。类似地，在车厢14的后部上边缘和物料12之间沿大致水平方向测量的距离被称为“后部空板”46。
应当理解，前部空板44和/或后部空板46的增加对应于车厢14中物料体积的减少，而前部空板44和/或后部空板46的减小对应于车厢14中物料体积的增加，从这个意义上来说，前部空板44和后部空板46表示车厢14中的物料量。
还应当认识到，前部空板44和后部空板46取决于前部滑块36和后部滑块42，因此通过控制前部滑块和后部滑块，可以控制前部空板44和后部空板46，从而控制车厢14中物料的质量和体积。
如图1所示，系统10还包括称重装置45，该称重装置45被设置成随着车厢向前移动确定每个车厢14的净重值，前部空板测量装置47被设置成提供车厢14的前部空板44的测量值，而后部空板测量装置49被设置成提供车厢14的后部空板46的测量值。
在该示例中，称重装置45包括轨道衡，尽管可以设想用于称重车厢14的任何合适的装置。
在该示例中，前部空板测量装置47和后部空板测量装置49中的每一个都包括基于激光的测量装置，尽管应当理解，可以设想能够提供表示前部空板44和后部空板46的值的任何合适的测量装置。
应当认识到，在该示例中，前部空板44和后部空板46的测量值被延迟三个车厢14，并且由称重装置45产生的净重值被延迟四个车厢。
系统10被设置成自动调整滑块36、42，以便控制车厢14中的质量和体积，使得车厢中的质量保持在期望的质量设定点，同时确保矿石不会从车厢14溢出。
为此目的，系统10实施级联控制布置，其中基于期望的质量设定点和指示(例如，由称重装置45提供的)实际车厢质量的测量车厢质量值之间的确定误差，来确定前部空板44和后部空板46的期望设定点。期望的质量设定点表示车厢14的期望净质量，并且前部空板44和后部空板46的期望设定点是前部和后部空板的设定点，前部和后部空板的设定点被认为是对应于车厢14的期望净质量。基于确定的空板设定点，然后设置前部滑块36和后部滑块42的值。
在本例中，前部空板设定点和后部空板设定点相同；也就是说，相同的空板设定点用于前部空板44和后部空板46两者，这确保了车厢14中的物料质量被正确地平衡在车厢14的前部和后部之间。
图4中示出了表示列车装载系统10的控制系统50的框图，控制系统50实施级联控制布置。
该控制系统50包括质量控制器56，其接收测量质量值52(例如，来自称重装置45)和质量设定点值54，并且基于测量质量值52和质量设定点值54计算空板设定点值58。该空板设定点值58用于前部空板44和后部空板46两者，因此被提供给前部空板控制器60和后部空板控制器62，这些控制器也分别从相应的前部空板测量装置47和后部空板测量装置49接收前部空板测量结果和后部空板测量结果。使用代表空板设定点58和前部空板测量结果之间的差值的前部空板误差值，前部空板控制器60计算打开滑块调整器64的前部调整值。类似地，使用表示空板设定点58和后部空板测量结果之间的差值的后部空板误差值，后部空板控制器60计算关闭滑块调整器66的后部调整值。该打开滑块调整器64控制前部滑块36，以便调整在夹具打开时车厢14相对于夹具22的位置。类似地，该关闭滑块调整器66控制后部滑块42，以便调整在夹具关闭时车厢14相对于夹具22的位置。
应当理解，由于系统10基于每个车厢14的质量进行操作，因此质量控制器56以及前部空板控制器60和后部空板控制器62是基于各个车厢而不是时间进行操作的离散控制器类型。
列车控制系统10的功能部件70在图5中更详细地示出。
功能部件70包括质量控制部件72和滑块控制部件74，质量控制部件72被设置成使用测量车厢质量值和期望车厢质量值来产生空板设定点值58，滑块控制部件74被设置成使用空板设定点值58来确定打开滑块调整器64和关闭滑块调整器66的前部空板调整值和后部空板调整值。
质量控制部件72示出了质量估计器76和车厢称重装置45，其中的一个向过载控制器78提供表示车厢14的质量的车厢质量值，过载控制器78被设置成当车厢质量值超过限定值时生成关闭夹具指令80。车厢质量值还被提供给质量误差确定器86，质量误差确定器86计算质量设定点54和车厢质量值之间的质量误差，在该示例中，质量设定点54是基于当前质量装载统计数据82和期望过载率84来限定的。质量控制部件72还包括质量控制器56和自动/手动质量控制开关100。
在该例中，质量控制器56是作为离散控制器实现的比例积分(PI)反馈控制器。这样，控制器不会产生输出，直到来自车厢称重装置45或质量估计器76中任一个的新的轨道车厢质量测量结果到达。当这种情况发生时，计算前部空板控制器60和后部空板控制器62的新的空板设定点58。质量控制器56以速度的形式实施，因此允许操作者动作的无扰传送。
如图5所示，质量控制器56可以使用来自车厢称重装置45的轨道衡测量结果或者来自质量估计器76的车厢质量估计中的任一个作为输入。轨道衡测量结果更精确，但是包括质量估计器76没有的延迟。降低的精度和反馈延迟两者都将限制质量控制器56的可调谐性和性能，因此最佳选择将取决于质量估计器76的相对误差以及缓冲仓20和给定位置的车厢称重装置45之间的距离。
测试表明，对于一些车厢14，100毫米的总空板变化会导致约2吨的质量变化，并且因此，前部空板和后部空板各自约25毫米的变化会导致约1吨的质量变化。对于其他车厢14，前部空板和后部空板各自25毫米的变化将导致约2.2吨的质量变化。
自动/手动质量控制开关100被设置成使得操作者能够将质量控制器56置于手动模式或自动模式。当质量控制器56处于手动模式时，在自动模式可以开始之前，空板设定点58必须被初始化为适当的值。
在列车16开始装载时，前部空板测量装置47和后部空板测量装置49尚未提供空板测量结果，因此质量控制器56不能置于自动模式，而是以手动模式开始。当质量控制器56处于手动模式时，质量控制器输出(空板设定点58)被手动设定为初始化空板设定点值。初始化空板设定点值被使用，直到前部空板测量装置47和后部空板测量装置49提供空板测量结果(在对应于3个车厢的延迟之后)。当这种情况发生时，自动/手动质量控制开关100被设定为自动的，并且质量控制器56的输出被设定为对应于使用前部空板测量装置47和后部空板测量装置49获得的当前过滤后的空板测量结果的值。
在质量控制器56处于自动模式的使用过程中的一个例子中，存在以下参数：
i)当前车厢质量设定点54为120吨；
ii)使用车厢，其中前部空板42和后部空板46中的每一个变化约25毫米将导致车厢约1吨的质量变化；
iii)基于当前车厢质量设定点54和当前车厢质量，当前质量控制器输出限定了50毫米的空板设定点(即，前部和后部空板中的每一个都具有50毫米的空板设定点)；
iv)测量新车厢的质量，并且净重117吨，因此新车厢的质量误差为117-120＝-3吨；以及
v)前一个车厢重118吨，因此前一个车厢质量误差为-2吨。
在该示例中，由质量控制器56实施以产生对应于空板设定点58的控制器输出mi的PI离散控制算法的速度形式由下式给出：
mi＝mi-1+Kc(ei-ei-1)+KcKiei (1)
其中，mi是新的控制器输出，mi-1是前一个控制器输出，Kc是总控制器增益常数，Ki是积分增益常数，ei是当前质量设定点值54和当前车厢质量之间的恒定误差值，以及ei-1是前一个质量设定点值54和前一个车厢质量之间的前一个误差值。
在模拟中，发现Kc值为1.8以及Ki值为0.333时给出合理结果。
因此，基于上述参数，新控制器输出mi为50+1.8*(-3+2)+1.8*0.333*(-3)＝46.4毫米。
然后，如果另一辆质量为122吨的车厢到达，则下一个控制器输出mi将是46.4+1.8*(2-(-3))+1.8*0.333*2＝56.6毫米。
应当认识到，在该示例中，限定空板设定点值58的计算出的控制器输出值被限定到适当的最大和最小空板设定点值58，以避免质量控制器56产生不适当的异常空板设定点值58的可能性。
由前部空板测量装置47和后部空板测量装置49产生的原始空板测量结果是有噪声的。因此，在向空板控制器60、62提供空板测量结果之前，由空板测量装置47、49产生的原始测量信号被过滤。由于原始空板测量信号间隔地到达(当车厢14到达前部空板测量装置47和后部空板测量装置49时)，因此使用离散滤波器算法。
在本示例中，使用以下离散滤波器算法：
其中，Fi是新的空板测量结果，Fi-1是前一个空板测量结果，Li是从激光器接收的原始测量信号，以及f是滤波器常数。
如果过载控制器78在车厢14上早早就关闭了夹具22，则后部空板46与空板设定点相比可能相对较大。为了补偿错误的较大后部空板46，从而避免后部空板控制器62响应于过载控制器78的干预而饱和(wind-up)，如果新的空板测量结果Fi低于空板设定点，则系统10设置成使用新的空板测量结果Fi，而如果新的空板测量结果Fi高于空板设定点，则系统10使用前一个空板测量结果Fi-1。
在使用期间的一个例子中，前一个前部空板测量结果Fi为10毫米，前一个后部空板测量结果Fi为25毫米，对于下一个车厢的前部空板接收到60毫米的新的原始激光测量结果Li，并且对于下一个车厢的后部空板接收到80毫米的新的原始激光测量结果Li。前部空板和后部空板两者的设定点都是30毫米，并且f是0.5。
使用上面的等式(2)，对应于新的前部空板原始激光测量结果Li的新的前部空板测量结果Fi由(0.5/1.5)*10+60/1.5＝43.33毫米给出。
然而，由于过载控制器78在该车厢上过早地关闭了夹具22，因此后部空板测量结果错误地大，并且由于新的空板估计Fi高于设定点，因此前一个25毫米的空板测量结果Fi-1用于新的后部空板测量结果Fi。
应当认识到，滤波器常数f的选择很重要，并将影响前部空板控制器60和后部空板控制器62的调谐。
滑块控制部件74包括前部低通滤波器92和后部低通滤波器94，在该示例中，通过应用等式(2)中所示的离散滤波器算法，前部低通滤波器92用于对从前部空板测量装置47接收的原始前部空板测量结果93进行滤波，在该示例中，通过应用等式(2)中所示的离散滤波器算法，后部低通滤波器94用于对从后部空板测量装置49接收的原始后部空板测量结果95进行滤波。
过滤后的前部空板测量结果和空板设定点58被提供给前部空板误差确定器88，该前部空板误差确定器88计算表示过滤后的前部空板测量结果和空板设定点58之间的差值的前部空板误差。类似地，过滤后的后部空板测量结果和空板设定点58被提供给后部空板误差确定器90，该后部空板误差确定器90计算表示过滤后的后部空板测量结果和空板设定点58之间的差值的后部空板误差。
前部空板误差被提供给前部空板控制器60，该前部空板控制器60使用前部空板误差来产生打开滑块调整器64的前部滑块调整值。类似地，后部空板误差被提供给后部空板控制器62，该后部空板控制器62使用后部空板误差来产生关闭滑块调整器66的后部滑块调整值。
滑块控制部件74还包括前部手动调整控制102和后部手动调整控制104，它们可用于便于操作员分别手动调整前部滑块和后部滑块，从而取代(override)系统10提供的自动滑块控制。
在这个例子中，前部空板控制器60和后部空板控制器62的输出被限定到适当的最大值和最小值，以防止饱和。
在这个例子中，前部空板控制器60和后部空板控制器62是作为离散控制器实施的比例积分微分(PID)控制器。这样，当附加的测量结果到达时，前部滑块36和后部滑块42仅由前部空板控制器60和后部空板控制器62更新。此外，只有当夹具关闭时，才允许前部滑块36和后部滑块42更新。
在该示例中，前部空板控制器60和后部空板控制器62以速度形式实施，从而同时允许离散操作，并且使手动调整的无扰传送更简单。
应当理解，改变夹具22打开的时间点除了改变前部空板44之外还改变了后部空板46，因为最初装载到车厢(包括车厢14的后部部分)中的物料量将通过改变前部滑块36而改变。结果，为了补偿由于前部滑块36的变化而引起的后部滑块42的变化，对后部滑块42进行了调整。在本示例中，对应于前部滑块36的至少一部分计算变化的后部空板补偿值96从后部滑块42的计算变化中减去，如图5所示。
然而，如果质量过载控制器78已经提前关闭夹具22到当前后部空板46低于空板设定点58的程度，则后部空板补偿值96不会传递给后部空板控制器62。没有这个，后部空板控制器可能会饱和。
前部空板控制器60和后部空板控制器62在离散的基础上操作，并且需要处理由空板测量装置47、49施加的时间延迟，以及由低通滤波器92、94施加的滞后。为此，在该示例中，PID-γ控制器用于前部空板控制器60和后部空板控制器62。
在本例中，PID-γ控制器的离散速度形式如下：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b) (3)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)，注意：前部空板和后部空板的误差方向相反。
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益—控制器调谐参数；
Ki是积分增益—控制器调谐参数；
b是Kd/γ—控制器调谐参数
a是exp(-1/γ)—控制器调谐参数
这种控制形式可以作为一种算法被编码到PLC中，该算法仅在新的空板测量结果从空板测量装置47、49到达时执行。
PID-γ控制器的内模控制(IMC)调谐规则为初始控制器调谐参数提供了以下建议：
Kp＝0.05
Ki＝0.066
a＝0.434
b＝-0.01167
在使用过程中的一个示例中，存在以下参数：
| 参数 | 值 |
| 当前打开滑块位置，m<sub>i-1</sub> | 95毫米 |
| 前一个打开滑块位置，m<sub>i-2</sub> | 90毫米 |
| 前部空板设定点 | 50毫米 |
| 新过滤后的前部空板测量结果 | 47毫米 |
| 当前过滤后的前部空板测量结果 | 45毫米 |
| 前一个过滤后的前部空板测量结果 | 40毫米 |
| 当前关闭滑块位置，m<sub>i-1</sub> | 55毫米 |
| 前一个关闭滑块位置，m<sub>i-2</sub> | 50毫米 |
| 后部空板设定点 | 50毫米 |
| 新过滤后的后部空板测量结果 | 57毫米 |
| 当前过滤后的后部空板测量结果 | 60毫米 |
| 前一个过滤后的后部空板测量结果 | 62毫米 |
表3
基于这些值，误差值ei、ei-1、ei-2计算如下：
| 前部 | 后部 |
| e<sub>i</sub>＝47-50＝-3 | e<sub>i</sub>＝57-50＝7 |
| e<sub>i-1</sub>＝45-50＝-5 | e<sub>i-1</sub>＝60-50＝10 |
| e<sub>i-2</sub>＝40-50＝-10 | e<sub>i-2</sub>＝62-50＝12 |
表4
使用表3和表4中的值，新的前部滑块mi计算如下：
mi(前部)＝(1+0.434)*95-0.434*90-3*(0.05+0.066-0.01167)+5*(0.05*(1+.434)+0.434*0.066-2(0.01167))-10*(0.434*0.05-0.01167)＝97.1毫米
类似地，使用表3和表4中的值计算新的后部滑块mi，如下所示：
mi(后部)＝(1+0.434)*55-0.434*50+7*(0.05+0.066-0.01167)-10*(0.05*(1+0.434)+0.434*0.066-2(0.01167))+12*(0.434*0.05-0.01167)
＝57.3毫米
因此，在该示例中，可以看出，对于连续的车厢，前部空板控制器60和后部空板控制器62使得空板44、46趋向于空板设定点，并且前部滑块逐渐升高，以便实现前部空板的逐渐减小。
如上所述，过载控制器78被设置成响应于车厢14的质量过载的高可能性而提前关闭夹具22。提前关闭夹具具有增加后部空板和减少装载到车厢14中的矿石质量的效果。过载控制器78的频繁干预有可能导致后部空板控制器62和质量控制器56的饱和。
过载控制器78对后部空板控制器62的影响可以通过估计在过载控制器78没有干预的情况下后部空板46将会是多少来降低。这可以通过从车厢的测量的后部空板测量值95中减去“提前关闭距离”(当过载控制器78导致夹具22关闭时，后部滑块42和车厢的实际位置之间的距离)来实现。然后，调整后的值用作后部空板滤波器94的输入。
过载控制器78对质量控制器56的影响可以通过将对应于提前关闭距离乘以大约每米13吨的常数的“移除吨”质量值加到车厢的测量质量上来降低。然后，调整后的质量值用作质量控制器56的输入，使得输入到质量误差确定器86的当前质量值更准确地表示车厢质量值(如果过载控制器78没有干预将会出现的车厢质量值)。
当质量控制器56首次切换到自动模式时，当前过滤后的前部和后部空板测量结果的平均值应当用作质量控制器56的初始输出。
在上述示例中，当前的前部和后部过滤后的空板测量值mi-1分别为47毫米和57毫米。如果质量控制器56当前处于自动模式，则将质量控制器56切换到手动模式然后立即回到自动模式将导致前部空板控制器60和后部空板控制器62的设定点被设定为(47+57)/2＝52毫米。在这种情况下，对于新的和当前的空板设定点mi、mi-1，52毫米也将是质量控制器56用于等式(1)中的值。
因为已经使用了速度形式的PID控制器，所以对于空板控制器60、62来说，自动和手动模式之间的转换是直接的。当空板控制器60、62处于手动模式时，不执行等式(3)中定义的控制计算，并且mi的最新(手动)值用于当前和前一个滑块位置mi-1、mi-2。类似地，使用新的空板误差ei的当前值，并且当前和前一个空板误差值ei-1、ei-2也被设置为该值。这确保了没有“扰动”，并且控制器正常重启。
当控制器处于自动模式时，操作者能够调整滑块36、42，并且所做的任何调整都被视为向手动模式短暂转变并返回自动模式，使得质量控制器56和空板控制器60、62如上所述被重置。
控制器调谐，且特别是空板控制器调谐，对系统10的可靠性很重要。在调谐质量控制器56之前，应首先调谐空板控制器60、62。初始调谐过程可遵循以下程序：
·在质量控制器56和空板控制器、62处于手动模式的情况下，建立稳定的装载条件；
·将后部空板控制器62置于自动模式，其中质量控制器56和前部空板控制器60两者都处于手动模式；
·使空板设定点58逐步变化，观察对后部空板控制器62的影响，并正常调谐。
·使后部空板控制器62处于自动模式，并调谐前部空板控制器60，验证前部控制器60和后部控制器62的解耦是有效的；
·在前部空板控制器60和后部空板控制器62处于自动模式的情况下装载几个车厢14，但是向空板提供手动逐步设定点变化，并验证组合性能是可接受的；以及
·将质量控制器置于自动模式，以及通过观察对手动设定点变化的响应来设定适当的控制器增益。
为了使系统安全和良好地运行，空板测量装置可靠地运行是很重要的。应安装许可，使得空板控制器60、62不能进入自动模式，除非空板测量装置正常运行。
一旦系统10在自动模式下运行，如果在五个车厢内没有检测到有效的空板信号，则系统10可以被设置成将控制器56、60、62置于手动模式，其中系统不允许控制器56、60、62移到自动模式，直到接收到至少一个有效的空板信号。
应当理解，如果本文参考了任何现有技术出版物，这样的参考并不构成对该出版物在澳大利亚或任何其它国家形成本领域中的公知常识的一部分的承认。
在随后的权利要求和本发明的前面描述中，除非上下文由于表达的语言或必要的含义而要求，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型是以包含的意义被使用，即指定所述特征的存在，但不排除进一步特征的存在或添加于本发明的各种实施例中。
对于本领域技术人员来说明显的修改和变化被认为在本发明的范围内。
Claims (76)
1.一种列车装载系统，用于将物料装载到列车的车厢上，所述系统包括：
缓冲仓，其被设置成接收物料并将物料供应给相对于所述缓冲仓行进的列车的车厢，其中，物料从所述缓冲仓流出是可控的，以阻止或允许物料从所述缓冲仓流出，从而控制装载到列车的车厢中的物料的体积；以及
至少一个空板测量装置，其被设置成产生指示车厢的前部空板和/或后部空板的至少一个测量的空板值；
所述系统被设置成确定车厢质量误差值，所述车厢质量误差值表示指示车厢中物料质量的车厢质量值和限定的车厢质量设定点之间的误差，并且所述系统被设置成使用所述车厢质量误差值产生指示期望的前部空板值和后部空板值的至少一个空板设定点；以及
所述系统被设置成确定指示测量的空板值和空板设定点之间的误差的至少一个空板误差值，并且基于所述空板误差值控制物料从所述缓冲仓流出的时间点，以便控制装载到所述车厢中的物料的质量和体积。
2.根据权利要求1所述的列车装载系统，其中，所述系统包括称重装置，所述称重装置被设置成在车厢被装载物料之后产生所述车厢质量值。
3.根据权利要求1所述的列车装载系统，包括质量估计器，所述质量估计器被设置成物料装载完成时无延迟地估计车厢质量值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的列车装载系统，包括至少一个车厢检测传感器，所述至少一个车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定列车位置基准，当车厢相对于所述缓冲仓移动时，所述列车位置基准能够用于确定车厢相对于所述缓冲仓的位置，所述系统根据所确定的车厢相对于所述缓冲仓的位置来控制物料从所述缓冲仓流出的时间点。
5.根据权利要求4所述的列车装载系统，其中，所述至少一个车厢检测传感器包括第一车厢检测传感器，所述第一车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定所述缓冲仓之前的第一列车位置基准，所述第一列车位置基准能够用于确定表示车厢相对于所述第一列车位置基准的位置的前部滑块位置，所述系统根据所确定的前部滑块位置来控制矿石流开始的时间点。
6.根据权利要求5所述的列车装载系统，其中，所述至少一个车厢检测传感器包括第二车厢检测传感器，所述第二车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定所述缓冲仓之后的第二列车位置基准，所述第二列车位置基准能够用于确定表示车厢相对于所述第二列车位置基准的位置的后部滑块位置，所述系统根据所确定的后部滑块位置来控制矿石流停止的时间点。
7.根据权利要求6所述的列车装载系统，其中，所述第一车厢检测传感器和/或第二车厢检测传感器包括光电单元。
8.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板测量装置包括前部空板测量装置，所述前部空板测量装置被设置成产生指示车厢的前部空板的前部空板值。
9.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板测量装置包括后部空板测量装置，所述后部空板测量装置被设置成产生指示车厢的后部空板的后部空板值。
10.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板测量装置设置在离所述缓冲仓至少一个车厢的位置处。
11.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板测量装置包括至少一个激光测量装置。
12.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板测量装置被设置成产生原始空板值，并且所述系统包括至少一个滤波器，所述至少一个滤波器被设置成过滤所述原始空板值以产生过滤后的空板值。
13.根据权利要求12所述的列车装载系统，其中，所述至少一个滤波器包括低通滤波器。
14.根据权利要求13所述的列车装载系统，其中，所述至少一个滤波器是被设置成实现以下滤波器算法的离散滤波器：
其中，Fi是新过滤后的空板测量结果，Fi-1是前一个过滤后的空板测量结果，Li是从激光器接收的原始测量信号，以及f是滤波器常数。
15.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统包括过载控制器，所述过载控制器被设置成当所述车厢质量值超过限定值时，使物料停止从所述缓冲仓流出。
16.根据权利要求15所述的列车装载系统，其中，当所述过载控制器已经使物料停止从所述缓冲仓流出时，所述系统被设置成如果新过滤后的后部空板测量结果低于所述空板设定点，则使用新过滤后的后部空板测量结果，而如果所述新过滤后的后部空板测量结果高于所述空板设定点，则使用前一个过滤后的后部空板测量结果。
17.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述至少一个空板设定点包括与测量的前部空板值相关联的前部空板设定点和与测量的后部空板值相关联的后部空板设定点，所述前部空板设定点与所述后部空板设定点基本相同。
18.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统包括质量控制器，所述质量控制器被设置成使用所述车厢质量误差值来产生所述至少一个空板设定点。
19.根据权利要求18所述的列车装载系统，其中，所述质量控制器是离散控制器。
20.根据权利要求19所述的列车装载系统，其中，所述质量控制器包括比例积分(PI)控制器。
21.根据权利要求20所述的列车装载系统，其中，所述比例积分(PI)控制器是速度形式的。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的列车装载系统，其中，所述质量控制器被设置成实现以下算法：
mi＝mi-1+Kc(ei-ei-1)+KcKiei
其中，mi是对应于新的空板设定点的新的控制器输出，mi-1是前一个控制器输出，Kc是总控制器增益常数，Ki是积分增益常数，ei是当前质量设定点值和当前车厢质量之间的恒定误差值，以及ei-1是前一个质量设定点值和前一个车厢质量之间的前一个误差值。
23.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成限定所述空板设定点的最大值和最小值。
24.根据权利要求6所述的列车装载系统，其中，所述系统包括至少一个空板控制器，所述至少一个空板控制器被设置成通过基于所述至少一个空板误差值控制所述前部滑块位置和/或后部滑块位置来控制物料从所述缓冲仓流出的时间点。
25.根据权利要求24所述的列车装载系统，其中，所述系统包括前部空板控制器和后部空板控制器，所述前部空板控制器被设置成使用指示测量的前部空板值和所述空板设定点之间的误差的前部空板误差值，以基于所述前部空板误差值来控制物料从所述缓冲仓开始流出的时间点，并且所述后部空板控制器被设置成使用指示测量的后部空板值和所述空板设定点之间的误差的后部空板误差值，并基于所述后部空板误差值来控制物料停止从所述缓冲仓流出的时间点。
26.根据权利要求24所述的列车装载系统，其中，所述空板控制器是离散控制器。
27.根据权利要求25所述的列车装载系统，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器的每一个是离散控制器。
28.根据权利要求26所述的列车装载系统，其中，所述空板控制器包括比例积分微分PID控制器。
29.根据权利要求27所述的列车装载系统，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器的每一个包括比例积分微分PID控制器。
30.根据权利要求28或29所述的列车装载系统，其中，所述比例积分微分PID控制器是速度形式的。
31.根据权利要求30所述的列车装载系统，其中，所述比例积分微分PID控制器是PID-γ控制器。
32.根据权利要求24所述的列车装载系统，其中，所述空板控制器包括比例积分微分(PID)控制器。
33.根据权利要求25所述的列车装载系统，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器的每一个包括比例积分微分PID控制器。
34.根据权利要求24、26、28、32中任一项所述的列车装载系统，其中，所述空板控制器被设置成实现以下算法：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新的滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)；
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益参数；
Ki是积分增益参数；
b是Kd/γ控制参数；
a是exp(-1/γ)控制参数。
35.根据权利要求25、27、29、33中任一项所述的列车装载系统，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器的每一个被设置成实现以下算法：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新的滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)；
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益参数；
Ki是积分增益参数；
b是Kd/γ控制参数；
a是exp(-1/γ)控制参数。
36.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，在列车装载开始时以及在获得指示车厢的前部空板和/或后部空板的至少一个测量的空板值之前，所述系统被设置成设定初始化空板设定点值，所述初始化空板设定点值被使用直到获得所述至少一个测量的空板值。
37.根据权利要求36所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成使得当在初始化之后获得前部测量的空板值和后部测量的空板值时，空板设定点基于所述前部空板值和后部空板值来确定。
38.根据权利要求6所述的列车装载系统，其中，所述系统被设置成响应于对所述前部滑块的调整来调整所述后部滑块，以便补偿由所述前部滑块的变化而引起的所述后部空板的变化。
39.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的列车装载系统，其中，所述系统设置成便于操作者手动调整物料从所述缓冲仓流出的时间点。
40.一种在采矿作业中将物料装载到列车的车厢上的方法，所述方法包括：
在缓冲仓中接收待装载到车厢上的物料；
当列车相对于所述缓冲仓行进时，向列车的车厢供应物料，其中，物料从所述缓冲仓的流出是可控的，以阻止或允许物料从所述缓冲仓流出，从而控制装载到列车的车厢中的物料的体积；
产生指示车厢的前部空板和/或后部空板的至少一个测量的空板值；
确定车厢质量误差值，所述车厢质量误差值表示指示车厢中物料质量的车厢质量值和限定的车厢质量设定点之间的误差；
使用所述车厢质量误差值来产生指示期望的前部空板值和后部空板值的至少一个空板设定点；
确定指示测量的空板值和空板设定点之间的误差的至少一个空板误差值；以及
基于所述空板误差值控制物料从所述缓冲仓流出的时间点，以便控制装载到车厢中的物料的质量和体积。
41.根据权利要求40所述的方法，包括使用称重装置在车厢被装载物料之后产生所述车厢质量值。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述车厢质量值指示物料装载完成时无延迟地产生的估计车厢质量。
43.根据权利要求40至42中任一项所述的方法，包括检测车厢的存在并确定列车位置基准，当车厢相对于所述缓冲仓移动时，所述列车位置基准能够用于确定车厢相对于所述缓冲仓的位置，以及，所述方法包括根据所确定的车厢相对于所述缓冲仓的位置来控制物料从所述缓冲仓流出的时间点。
44.根据权利要求43所述的方法，包括使用第一车厢检测传感器来检测车厢的存在并确定所述缓冲仓之前的第一列车位置基准，所述第一列车位置基准能够用于确定指示车厢相对于所述第一列车位置基准的位置的前部滑块位置，以及，所述方法包括根据所确定的前部滑块位置来控制矿石流开始的时间点。
45.根据权利要求44所述的方法，包括使用第二车厢检测传感器，所述第二车厢检测传感器被设置成检测车厢的存在并确定所述缓冲仓之后的第二列车位置基准，所述第二列车位置基准能够用于确定指示车厢相对于所述第二列车位置基准的位置的后部滑块位置，以及，所述方法包括根据所确定的后部滑块位置控制矿石流停止的时间点。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述第一车厢检测传感器和/或第二车厢检测传感器包括光电单元。
47.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括使用前部空板测量装置来产生指示车厢的前部空板的前部空板值。
48.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括使用后部空板测量装置来产生指示车厢的后部空板的后部空板值。
49.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括产生原始空板值并过滤所述原始空板值以产生过滤后的空板值。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述过滤包括使用低通滤波器。
51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述低通滤波器是被设置成实现以下滤波器算法的离散滤波器：
其中，Fi是新过滤后的空板测量结果，Fi-1是前一个过滤后的空板测量结果，Li是从激光器接收的原始测量信号，以及f是滤波器常数。
52.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括当所述车厢质量值超过限定值时，使物料停止从所述缓冲仓流出。
53.根据权利要求52所述的方法，其中，当使物料停止从所述缓冲仓流出时，如果新过滤后的后部空板测量结果低于所述空板设定点，则使用新过滤后的后部空板测量值，而如果所述新过滤后的后部空板测量结果高于所述空板设定点，则使用前一个过滤后的后部空板测量值。
54.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，其中，所述至少一个空板设定点包括与测量的前部空板值相关联的前部空板设定点和与测量的后部空板值相关联的后部空板设定点，所述前部空板设定点与所述后部空板设定点基本相同。
55.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括提供质量控制器，所述质量控制器被设置成使用所述车厢质量误差值来产生所述至少一个空板设定点。
56.根据权利要求55所述的方法，其中，所述质量控制器是离散控制器。
57.根据权利要求55所述的方法，其中，所述质量控制器包括比例积分(PI)控制器。
58.根据权利要求57所述的方法，其中，所述比例积分(PI)控制器是速度形式的。
59.根据权利要求56-58中任一项所述的方法，其中，所述质量控制器被设置成实现以下算法：
mi＝mi-1+Kc(ei-ei-1)+KcKiei
其中，mi是对应于新的空板设定点的新的控制器输出，mi-1是前一个控制器输出，Kc是总控制器增益常数，Ki是积分增益常数，ei是当前质量设定点值和当前车厢质量之间的恒定误差值，以及ei-1是前一个质量设定点值和前一个车厢质量之间的前一个误差值。
60.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括限定所述空板设定点的最大值和最小值。
61.根据权利要求45所述的方法，包括提供至少一个空板控制器，所述至少一个空板控制器被设置成通过基于所述至少一个空板误差值控制所述前部滑块位置和/或后部滑块位置来控制物料从所述缓冲仓流出的时间点。
62.根据权利要求61所述的方法，包括提供前部空板控制器和后部空板控制器，所述前部空板控制器被设置成使用指示测量的前部空板值和所述空板设定点之间的误差的前部空板误差值，以基于所述前部空板误差值来控制物料从所述缓冲仓开始流出的时间点，并且所述后部空板控制器被设置成使用指示测量的后部空板值和所述空板设定点之间的误差的后部空板误差值，并基于所述后部空板误差值来控制物料停止从所述缓冲仓流出的时间点。
63.根据权利要求61所述的方法，其中，所述空板控制器是离散控制器。
64.根据权利要求62所述的方法，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器中的每一个是离散控制器。
65.根据权利要求63所述的方法，其中，所述空板控制器包括比例积分微分PID控制器。
66.根据权利要求64所述的方法，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器中的每一个包括比例积分微分PID控制器。
67.根据权利要求65或66所述的方法，其中，所述比例积分微分PID控制器是速度形式的。
68.根据权利要求67所述的方法，其中，所述比例积分微分PID控制器是PID-γ控制器。
69.根据权利要求61所述的方法，其中，所述空板控制器包括比例积分微分PID控制器。
70.根据权利要求62所述的方法，其中，所述前部空板控制器和后部空板控制器中的每一个包括比例积分微分PID控制器。
71.根据权利要求61、63、65、69中任一项所述的方法，其中，所述空板控制器被设置成实现以下算法：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)；
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益参数；
Ki是积分增益参数；
b是Kd/γ控制参数；
a是exp(-1/γ)控制参数。
72.根据权利要求62、64、66、70中任一项所述的方法，其中，所述空板控制器被设置成实现以下算法：
mi＝(1+a)mi-1-ami-2+ei(Kp+Ki+b)-ei-1(Kp[1+a]+aKi+2b)+ei-2(Kpa+b)
其中：
mi是新的控制器输出，即以毫米为单位的新滑块位置；
mi-1是当前滑块位置；
mi-2是前一个滑块位置；
ei是新的空板误差(毫米)；
ei-1是当前空板误差(毫米)；
ei-2是前一个空板误差(毫米)；
Kp是比例增益参数；
Ki是积分增益参数；
b是Kd/γ控制参数；
a是exp(-1/γ)控制参数。
73.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括在列车装载开始时和在获得指示车厢的前部空板和/或后部空板的至少一个测量的空板值之前设定初始化空板设定点值，所述初始化空板设定点值被使用直到获得所述至少一个测量的空板值。
74.根据权利要求73所述的方法，包括当初始化后获得前部测量的空板值和后部测量的空板值时，基于所述前部空板值和后部空板值确定空板设定点。
75.根据权利要求45所述的方法，包括响应于对所述前部滑块的调整来调整所述后部滑块，以便补偿由所述前部滑块的变化而引起的所述后部空板的变化。
76.根据权利要求40-42、44-46中任一项所述的方法，包括便于操作者手动调整物料从所述缓冲仓流出的时间点。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2017901854 | 2017-05-17 | ||
| AU2017901854A AU2017901854A0 (en) | 2017-05-17 | A train loading system | |
| PCT/AU2018/050469 WO2018209396A1 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-17 | A train loading system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111148708A CN111148708A (zh) | 2020-05-12 |
| CN111148708B true CN111148708B (zh) | 2021-10-01 |
Family
ID=64272995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880045680.5A Active CN111148708B (zh) | 2017-05-17 | 2018-05-17 | 列车装载系统 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111148708B (zh) |
| AU (1) | AU2018267691B2 (zh) |
| BR (1) | BR112019024047A2 (zh) |
| CA (1) | CA3063547A1 (zh) |
| RU (1) | RU2755429C2 (zh) |
| WO (1) | WO2018209396A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113955523B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-02-28 | 中煤科工智能储装技术有限公司 | 一种基于装车过程中车厢全时域动态跟踪的自动卸料方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4629392A (en) * | 1984-07-16 | 1986-12-16 | Kerr-Mcgee Coal Corporation | System for batch loading coal into railroad cars |
| CA2205291A1 (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-15 | Horst Minor | System for filling containers with bulk material |
| DE20211181U1 (de) * | 2002-07-24 | 2003-01-09 | Isam Ag | Beladestation zum Beladen eines Waggons mit Schüttgut |
| CN2698753Y (zh) * | 2004-05-18 | 2005-05-11 | 武汉天澄环保科技股份有限公司 | 散状物料无尘装车装置 |
| CN201545523U (zh) * | 2009-10-15 | 2010-08-11 | 山东博润工业技术有限公司 | 单车单次、二次称量装车装置 |
| CN102765613A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-11-07 | 中国矿业大学 | 移动重载列车自动定量装卸系统 |
| CN104085701A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-08 | 中国神华能源股份有限公司 | 一种煤碳地面生产系统火车装车方法及装置 |
| CN205274749U (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-01 | 深圳市安顺节能科技发展有限公司 | 一种断轨式轨道计量衡列车散货装车系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4659274A (en) * | 1984-11-13 | 1987-04-21 | Accutrol Incorporated | Computer controlled load-out system |
| SU1291517A1 (ru) * | 1985-01-11 | 1987-02-23 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Угольной Промышленности "Укрниипроект" | Способ автоматической дозированной погрузки сыпучих материалов в движущиес железнодорожные вагоны |
| US7411136B2 (en) * | 2006-07-03 | 2008-08-12 | Walker Harold A | Multiple batch system and method for loading railcars of a wide range of capacities and designs |
| DE102007009666A1 (de) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Anordnung zum Befüllen eines Behälters mit Schüttgut |
| DE112014002784T5 (de) * | 2013-06-11 | 2016-03-03 | Technological Resources Pty. Limited | Zug-Verladesystem |
-
2018
- 2018-05-17 WO PCT/AU2018/050469 patent/WO2018209396A1/en active Application Filing
- 2018-05-17 RU RU2019139354A patent/RU2755429C2/ru active
- 2018-05-17 AU AU2018267691A patent/AU2018267691B2/en active Active
- 2018-05-17 CN CN201880045680.5A patent/CN111148708B/zh active Active
- 2018-05-17 BR BR112019024047-0A patent/BR112019024047A2/pt active Search and Examination
- 2018-05-17 CA CA3063547A patent/CA3063547A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4629392A (en) * | 1984-07-16 | 1986-12-16 | Kerr-Mcgee Coal Corporation | System for batch loading coal into railroad cars |
| CA2205291A1 (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-15 | Horst Minor | System for filling containers with bulk material |
| DE20211181U1 (de) * | 2002-07-24 | 2003-01-09 | Isam Ag | Beladestation zum Beladen eines Waggons mit Schüttgut |
| CN2698753Y (zh) * | 2004-05-18 | 2005-05-11 | 武汉天澄环保科技股份有限公司 | 散状物料无尘装车装置 |
| CN201545523U (zh) * | 2009-10-15 | 2010-08-11 | 山东博润工业技术有限公司 | 单车单次、二次称量装车装置 |
| CN102765613A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-11-07 | 中国矿业大学 | 移动重载列车自动定量装卸系统 |
| CN104085701A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-08 | 中国神华能源股份有限公司 | 一种煤碳地面生产系统火车装车方法及装置 |
| CN205274749U (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-01 | 深圳市安顺节能科技发展有限公司 | 一种断轨式轨道计量衡列车散货装车系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《全自动装车在神东矿区的实现》;张泽红;《煤质技术》;20090531(第三期);35-36 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019139354A3 (zh) | 2021-07-28 |
| WO2018209396A1 (en) | 2018-11-22 |
| CN111148708A (zh) | 2020-05-12 |
| RU2019139354A (ru) | 2021-06-17 |
| AU2018267691B2 (en) | 2023-09-07 |
| RU2755429C2 (ru) | 2021-09-15 |
| AU2018267691A1 (en) | 2019-12-05 |
| CA3063547A1 (en) | 2018-11-22 |
| BR112019024047A2 (pt) | 2020-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10221023B2 (en) | Train Loading System | |
| US7720578B2 (en) | Method and device for piloting a pitching aircraft | |
| CN111148708B (zh) | 列车装载系统 | |
| US20090157276A1 (en) | Automatic time headway setting for adaptive cruise control system | |
| CN104713620B (zh) | 冶金炉料给料控制装置及控制方法 | |
| CN106054904A (zh) | 根据俯仰轴控制飞行器的飞行的方法和系统及相关飞行器 | |
| BR112017027779B1 (pt) | Aparelho para carregar material particulado para um recipiente e método para carregar um recipiente com material particulado | |
| CN111164033B (zh) | 列车装载系统 | |
| KR101799652B1 (ko) | 래들 안착시 충격량 제어 방법 및 시스템 | |
| OA19956A (en) | A train loading system | |
| US7263414B2 (en) | Method and device for controlling the attitude of an aircraft | |
| KR100862773B1 (ko) | 미분탄 취입을 위한 피드호퍼의 압력 및 유량 제어장치 | |
| CN107934450B (zh) | 一种自动放余煤的控制方法 | |
| OA19955A (en) | A train loading system. | |
| JP3267841B2 (ja) | 位相補償機能つき制御装置 | |
| RU95867U1 (ru) | Устройство компенсации влияния параметров внешней среды на сортировочный процесс | |
| WO1988009004A1 (en) | Correction of errors in autopilots | |
| CN109458205A (zh) | 液压支架精确推溜的控制方法 | |
| JPS6435601A (en) | Automatic controller | |
| JPH03195621A (ja) | 原料投入方法 | |
| JPH06263254A (ja) | アンローダの定量掻取り制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |