CN113777915A - 一种共振式混料机的通用型控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种共振式混料机的通用型控制方法，其步骤为：根据混合物料的类型和重量信息自动初始化系统参数，采集力传感器和加速度传感器的电信号，并对其进行标定、滤波以及信号特征参量的计算；根据特征参量利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力的实时频率和实时幅度；再由信号特征参量、激振力的实时频率和实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，便于异常工作状态时自动控制混料机停止工作；最后，根据稳定工作共振状态下的数据更新数据库，同时根据加速度信号的频率、幅值调节优化系统模型。本发明适用于各种类型的共振式混料机，降低设备控制系统开发难度，使用时不依赖人员经验，实现开发过程和应用操作的简单化、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是指一种共振式混料机的通用型控制方法。
背景技术
混料机用于将两种或者多种物料相互分散而达到一定均匀程度，目前普遍应用的捏合、混炼或者搅拌原理的混料机，存在混合时间长、效率低、能耗高、混合死角大、桨叶清理时间长等诸多缺点，甚至有可能造成混合料变性。
利用共振原理的混料机在共振或者邻近共振状态下工作，可以获得常规振动系统难以达到的振动强度，具有高效、安全、均匀、节能等明显优势。目前共振式混料机类型多样，有单质体、双质体、三质体等不同结构形式，有直线电机、音圈电机、偏心块等不同激励方式，有正弦、方波等不同振动模式。
共振式混料机对外界因素敏感、参振质量变化、能量耗散等造成其混合过程较为复杂，系统具有时变、非线性、不稳定等特性，所以共振式混料机工作时的共振频带很窄且不断变化，共振状态的稳定控制难度较大。而且，共振式混料机多种多样，系统自身特征参量、传递函数、控制方法差异很大，开发控制算法需要建立在大量的试验结果基础上，且经验数据难以相互参照，通用性差。因此，本领域有需求开发出一种共振式混料机的通用型控制方法，开发和使用过程不依赖经验数据，趋于简单化、智能化。
发明内容
针对共振式混料机多种多样，系统自身特征参量、传递函数、控制方法差异很大，开发控制算法需要建立在大量的试验结果基础上，且经验数据难以相互参照，通用性差的技术问题，本发明提出了一种共振式混料机的通用型控制方法，适用于各种类型的共振式混料机，使设备开发过程无需大量试验测试，使用时不依赖人员经验，降低设备控制系统开发难度，实现应用操作的简单化、智能化。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种共振式混料机的通用型控制方法，其步骤如下：
步骤一：在激励源处安装力传感器，在混合物料所在的振动质体上安装加速度传感器；
步骤二：根据混合物料的类型和重量信息查询数据库，如果数据库中已有当前同质量物料的历史数据，直接从中调用历史数据作为系统初始化参数；如果在数据库中未搜索出历史数据，根据系统理论模型计算系统初始化参数；
步骤三：利用数据采集卡采集力传感器和加速度传感器的电信号，并向激励源控制器输出电信号；
步骤四：对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力，同时对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号；并利用Butterworth滤波器分别对激振力和加速度信号进行低通滤波；
步骤五：利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量；
步骤六：根据激振力和加速度信号的频率和相位差，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时频率；根据加速度信号的幅度，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时幅度；
步骤七：根据步骤三中采集的力传感器和加速度传感器的电信号、步骤六中的加速度信号的实时频率和加速度信号的实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，若正常，执行步骤八，否则，控制激励源控制器使混料机停止工作；
步骤八：循环执行步骤三至步骤七直至混料完成，然后将混合物料的类型、重量信息和激振力的实时频率、激振力的实时幅度、加速度信号的实时幅度以及系统参数、混料效果导入数据库，如果数据库中已有当前混合物料的历史数据，则选择混料效果好的相关参数更新数据库，同时根据加速度信号的频率、幅值调节优化系统模型；如果数据库中不存在当前混合物料的历史数据，则将当前混合物料的相关参数保存至数据库中。
优选地，所述根据系统理论模型计算系统初始化参数的方法为：
根据振动质体的自身质量、弹簧刚度、阻尼系数和混合物料的类型、重量信息建立系统理论模型，根据系统理论模型计算系统的最高阶固有频率，并建立激振力与负载体振动幅度和振动加速度的响应特性关系；设定激振力变化频率等于系统的最高阶固有频率，再根据目标振动加速度值计算激振力的变化幅度，自动设定系统初始运行的激振力参数；
利用模糊理论和PID原理，结合系统激振力参数与激励源控制器输入的映射关系，设计模糊PID控制器，再根据系统理论模型分析传递函数，计算模糊PID控制器的增益Kp、Ki、Kd，自动设定系统模糊PID控制器的初始自整定参数；
将初始化的激振力参数、模糊PID控制器的初始自整定参数以及调用周期、数据采集卡的采样频率和更新频率导入计算机内存以备调用。
优选地，所述利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量的方法为：针对正弦变化的信号，实时比较抓取信号过零位的时间，相邻两次过零位的时间差的2倍的倒数为信号频率f；相邻两次过零位时间之间数据的最大值或最小值的绝对值为信号幅度；激振力信号和加速度信号的上升沿或下降沿过零位的时间差与2πf的乘积除以2π的余数即为激振力信号和加速度信号的相位差。
优选地，在步骤六中，具体控制方法为：设计模糊PID控制器I，加速度信号的频率作为设定值输入，激振力信号的频率作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使其与加速度信号频率一致；设计模糊PID控制器II，激振力信号与加速度信号的相位差作为过程变量输入，
作为设定值输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使激振力信号与加速度信号的相位差维持在
设计模糊PID控制器III，目标振动加速度值作为设定值输入，加速度信号的幅度作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力的幅度大小使加速度信号的幅度值逼近目标振动加速度值。
优选地，所述模糊PID控制器I和模糊PID控制器II嵌套串联，模糊PID控制器II在满足条件I时启用，条件I是激振力频率与加速度信号频率之差小于阈值I，实现激振力与加速度信号频率跟随、相位差始终保持在
的状态；模糊PID控制器III在满足条件II时启用，条件II是激振力信号与加速度信号的相位差保持在
的状态。
优选地，自动设定系统模糊PID控制器的初始自整定参数的方法为：将过程变量与设定值的偏差和偏差变化率输入控制器，然后对输入变量进行模糊化，获得的模糊矢量生成隶属函数，依据隶属函数产生模糊控制规则，计算模糊推理值，再将模糊推理值去模糊化，得到明确的调整值dKp、dKi、dKd，实现模糊PID控制器增益参数的自适应调节。
优选地，所述对混料机进行空载判断及安全自检的方法为：将加速度信号的实时频率与系统理论模型计算出的最高阶固有频率进行比较，如果加速度信号的实时频率高于最高阶固有频率，且加速度信号的频率波动小于阈值II和幅度值波动小于阈值III，则判定为空载状态，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，将目标振动加速度值与允许波动上限值相加，作为振动安全阈值，如果实时检测出的加速度信号的幅度值大于振动安全阈值，则判定工作状态异常，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，判定工作状态正常。
优选地，所述对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力的计算公式为：
F＝k1·VF+b1；
其中，F为激振力，VF为力传感器采集的电信号，k1为标定系数，b1为偏置；
所述对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号的计算公式为：
G＝k2·Vg+b2；
其中，G为加速度信号，Vg为加速度传感器采集的电信号，k2为标定系数，b2为偏置。
一种如根据权利要求共振式混料机的通用型控制系统，包括计算机，计算机与数据采集卡相连接，数据采集卡与计算机的通信方式为USB、PCI或以太网总线方式；所述数据采集卡分别与激励源控制器、力传感器和加速度传感器相连接，激励源控制器和力传感器均与激振力输出单元相连接，力传感器和加速度传感器均与振动质体相连接，振动质体用于混合物料的混合。
优选地，所述数据采集卡上设有AI通道和AO通道，数据采集卡的AI通道分别与力传感器和加速度传感器相连接，数据采集卡的AO通道与激励源控制器相连接。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果为：
(1)本发明利用共振式混料机的共性原理，立足激振力控制的关键根本环节，开发了一种共振式混料机的通用型控制方法，可适用于不同结构形式、不同激励方式的各种共振式混料机，降低混料机控制系统的开发难度。
(2)本发明采用过零比较算法实时高速检测分析信号特征参量，适应混料过程中的快速复杂变化，并适用于正弦、方波等不同振动模式的信号，同时，数据通信、信号检测、反馈控制多线程同步执行，保证了控制结果的高速、精准、稳定。
(3)本发明构建力学模型、设计模糊PID控制器、读写数据库，实现了系统初始运行参数的自动设置和过程控制参数的自整定，使系统操作简单，不依赖人工经验，更加自动化、智能化。
(4)本发明具有空载及安全自检程序，可避免因误投料或其它意外情形引起的振动异常，降低安全风险，提升系统运行可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的控制系统原理图。
图2为本发明的控制方法流程图。
图中，1-激励源控制器，2-激振力输出单元，3-力传感器，4-加速度传感器，5-振动质体，6-数据采集卡，7-计算机，8-混合物料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，如图1所示，一种共振式混料机的通用型控制系统，包括计算机7，计算机7内配置有分析控制软件，用于分析计算各种数据以及完成闭环控制。计算机7与数据采集卡6相连接，数据采集卡6分别与激励源控制器1、力传感器3和加速度传感器4相连接，激励源控制器1和力传感器3均与激振力输出单元2相连接，力传感器3和加速度传感器4均与振动质体5相连接，振动质体5用于混合物料8的混合。所述数据采集卡6上设有AI通道和AO通道，数据采集卡6的AI通道分别与力传感器3和加速度传感器4相连接，数据采集卡6的AO通道与激励源控制器1相连接。所述数据采集卡6与计算机7的通信方式为USB、PCI或以太网总线方式。
实施例2，如图2所示，一种共振式混料机的通用型控制方法，具体步骤如下：
步骤一：在激励源处安装力传感器3，在混合物料8所在的振动质体5上安装加速度传感器4；力传感器3和加速度传感器4接入数据采集卡6的AI通道，激励源控制器1接入数据采集卡6的AO通道，数据采集卡6可通过USB、PCI、以太网等各种总线方式与计算机7通信。根据混料机负载和结构选配量程、精度、尺寸合适的力传感器3和加速度传感器4，根据激励方式选择匹配的激励源控制器1，选择具有AI和AO通道、输入采样率大于50k、输出刷新率大于5k的多功能数据采集卡6。
激励源控制器1的信号输出电缆连接激振力输出单元2并向其发送控制信号，激振力输出单元2固定连接力传感器3，力传感器3固定连接振动质体5，从而激振力输出单元2驱动振动质体5振动，在物料8所在的振动质体5上安装固定加速度传感器4，力传感器3和加速度传感器4的信号电缆接入数据采集卡6的AI通道，激励源控制器1的信号输入电缆接入数据采集卡6的AO通道，数据采集卡6通过USB、PCI、以太网等各种总线方式连接计算机7。计算机7、数据采集卡6、力传感器3、加速度传感器4、激励源控制器1、激振力输出单元2之间可进行数据通信。
步骤二：根据混合物料的类型和重量信息查询数据库，如果数据库中已有当前同质量物料的历史数据，直接从中调用历史数据作为系统初始化参数；如果在数据库中未搜索出历史数据，根据系统理论模型计算系统初始化参数。
根据质体自身质量、弹簧刚度、阻尼系数、物料质量、物料类型等信息建立系统力学模型，以二质体结构力学模型为例，建立动力学振动微分方程为：
计算微分方程的特解可得激励的响应方程，振动位移为：
振动加速度为：
其中，下质体振幅表示为：
负载体振幅表示为：
相位
可知振动响应和激振力的相位差为
是共振的充分必要条件。
再由振动学理论可知，系统的频率方程为：|[k]-ωn 2[m]|＝0，其中k代表弹簧刚度系数，m代表结构体质量，可得系统固有频率
将频率方程展开计算可得系统相应的多阶固有频率。
取系统的最高阶固有频率，设定激振力变化频率等于系统最高阶固有频率；由激励响应方程得激振力与负载体振动幅度和振动加速度的对应关系，再根据目标振动加速度值运算出激振力的变化幅度，从而自动设定系统初始运行的激振力参数。
利用模糊理论和PID原理，结合系统激振力参数(激振力频率、相位、幅度)与激励源控制器输入的映射关系，设计模糊PID控制器，本实施例中激励源控制器输入信号与激振力同频率同相位，两者映射关系为常量系数的比例关系。再根据激励响应方程得系统模型增益K，时间常数T以及纯滞后时间τ，设置模糊PID控制器的初始增益参数Kp＝1.2T/K·τ、Ki＝2T、Kd＝0.5T，从而自动设定模糊PID控制器的初始参数。
将初始化的激振力参数、模糊PID控制器的初始参数以及调用周期、数据采集卡的采样频率和更新频率载入计算机内存以备调用。
步骤三：利用数据采集卡采集力传感器和加速度传感器的电信号；计算机、数据采集卡、力传感器、加速度传感器、激励源控制器、激励源之间开始通信，数据采集卡的AI通道以设定采样频率采集力传感器和加速度传感器的电信号，AO通道以设定更新频率向激励源控制器输出电信号，数据采集卡的模拟量数据经A/D转换为数字量后与计算机进行数据交换。
步骤四：对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力，标定公式为：F＝k1·VF+b1，其中，F为激振力，VF为力传感器采集的电信号，k1为标定系数，b1为偏置。同时对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号，标定公式为：G＝k2·Vg+b2，其中，G为加速度信号，Vg为加速度传感器采集的电信号，k2为标定系数，b2为偏置。标定系数可以查询传感器手册获知，也可以采用更高精度等级传感器实测计算得出。
利用Butterworth滤波器分别对激振力和加速度信号进行低通滤波。Butterworth滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有纹波，而在阻频带则逐渐下降为零，所以它在通频带内外都有非常平稳的幅频特性，但有较长的过渡带。由于混料机振动频率是低频机械振动，一般都低于100Hz，而采集信号混杂高频电气噪声，因此选择Butterworth低通滤波器截止频率定为200Hz，即可获得较好的滤波效果。
步骤五：利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量；具体的，针对正弦变化的信号，实时比较抓取信号过零位的时间，相邻两次过零位的时间差的2倍的倒数为信号频率f；相邻两次过零位时间之间数据的最大值或最小值的绝对值为信号幅度；激振力信号和加速度信号的上升沿或下降沿过零位的时间差与2πf的乘积除以2π的余数即为激振力信号和加速度信号的相位差。
步骤六：根据激振力和加速度信号的频率和相位差，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时频率；根据加速度信号的幅度，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时幅度；
PID控制将过程变量sp(k)与设定值pv(k)的偏差e(k)的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合输出控制量，对受控对象进行控制，控制量为u(k)＝up(k)+ui(k)+ud(k)＝Kp·
PID增益参数的选择非常重要。模糊PID控制器将传统PID控制与模糊控制理论结合，增益参数自学习，具有很好的系统自适应能力。将偏差e(k)和偏差变化率ec(k)输入控制器，即e(k)＝sp(k)-pv(k)，ec(k)＝e(k)-e(k-1)。然后对输入变量e(k)和ec(k)进行三角形模糊化，经过量化因子和基本论域作用后转化为模糊矢量。再将获得的模糊矢量采用三角形隶属度函数做定量描述，依据隶属函数产生模糊控制规则，得到PID增益参数随偏差和偏差变化率的变化趋势，以及输入变量和模糊推理值的映射关系Ef×Ecf→Kpf×Kif×Kdf。再将模糊推理值去模糊化，得到明确的调整值dKp、dKi、dKd，即根据实时采集的e(k)和ec(k)得到PID增益参数的实时调整量，实现参数自整定。
闭环反馈控制激振力的方法为：设计模糊PID控制器I，加速度信号的频率作为设定值输入，激振力信号的频率作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使其与加速度信号频率一致；设计模糊PID控制器II，激振力信号与加速度信号的相位差作为过程变量输入，
作为设定值输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使激振力信号与加速度信号的相位差维持在
所述模糊PID控制器I和模糊PID控制器II嵌套串联，模糊PID控制器II在满足条件I时启用，条件I是激振力频率与加速度信号频率之差小于阈值I，本实施例中阈值I为5Hz，实现激振力与加速度信号频率跟随、相位差始终保持在
的状态。设计模糊PID控制器III，目标振动加速度值作为设定值输入，加速度信号的幅度作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力的幅度大小使加速度信号的幅度值逼近目标振动加速度值。模糊PID控制器III在满足条件II时启用，条件II是激振力信号与加速度信号的相位差保持在
的状态。
数据采集卡的AI通道采集和AO通道输出、信号的分析处理和计算、模糊PID控制器的调用多线程同步执行，实现控制器增益参数的实时自整定，以及激振力跟随混料过程状态变化的高速精准在线控制。
步骤七：根据步骤三中采集的力传感器和加速度传感器的电信号、步骤六中的加速度信号的实时频率和加速度信号的实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，若正常，执行步骤八，否则，控制激励源控制器使混料机停止工作。
所述对混料机进行空载判断及安全自检的方法为：将加速度信号的实时频率与系统理论模型计算出的最高阶固有频率进行比较，如果加速度信号的实时频率高于最高阶固有频率，且加速度信号的频率小于阈值II和幅度值波动小于阈值III，本实施例中阈值II为0.1Hz，阈值III为1g，则判定为空载状态，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，将目标振动加速度值与允许波动上限值相加，作为振动安全阈值，如果实时检测出的加速度信号的幅度值大于振动安全阈值，则判定工作状态异常，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，判定工作状态正常。
步骤八：混料完成后将混合物料的类型、重量信息和激振力的实时频率、激振力的实时幅度以及混料效果导入数据库，还需要将稳定共振状态下的加速度信号频率、振动加速度实时幅度、PID控制增益参数、模糊调整值等相关参量导入数据库，如果数据库中已有当前混合物料的历史数据，则选择混料效果好的相关参数更新数据库，同时根据加速度信号的频率、幅值调节优化系统模型；如果数据库中不存在当前混合物料的历史数据，则将当前混合物料的相关参数保存至数据库中。再次混合该类型同质量物料时，则先搜索查询数据库，从中调用相应参数作为系统初始化参数。
将混料过程中实际检测出的共振状态下的加速度信号频率、幅值与系统理论模型计算出的固有频率、振幅相比较，调节优化系统模型参数，使设备系统自学习，提升下次混料运行效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一：在激励源处安装力传感器，在混合物料所在的振动质体上安装加速度传感器；
步骤二：根据混合物料的类型和重量信息查询数据库，如果数据库中已有当前同质量物料的历史数据，直接从中调用历史数据作为系统初始化参数；如果在数据库中未搜索出历史数据，根据系统理论模型计算系统初始化参数；
步骤三：利用数据采集卡采集力传感器和加速度传感器的电信号，并向激励源控制器输出电信号；
步骤四：对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力，同时对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号；并利用Butterworth滤波器分别对激振力和加速度信号进行低通滤波；
步骤五：利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量；
步骤六：根据激振力和加速度信号的频率和相位差，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时频率；根据加速度信号的幅度，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时幅度；
步骤七：根据步骤三中采集的力传感器和加速度传感器的电信号、步骤六中的加速度信号的实时频率和加速度信号的实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，若正常，执行步骤八，否则，控制激励源控制器使混料机停止工作；
步骤八：循环执行步骤三至步骤七直至混料完成，然后将混合物料的类型、重量信息和激振力的实时频率、激振力的实时幅度、加速度信号的实时幅度以及系统参数、混料效果导入数据库，如果数据库中已有当前混合物料的历史数据，则选择混料效果好的相关参数更新数据库，同时根据加速度信号的频率、幅值调节优化系统模型；如果数据库中不存在当前混合物料的历史数据，则将当前混合物料的相关参数保存至数据库中。
2.根据权利要求1所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，所述根据系统理论模型计算系统初始化参数的方法为：
根据振动质体的自身质量、弹簧刚度、阻尼系数和混合物料的类型、重量信息建立系统理论模型，根据系统理论模型计算系统的最高阶固有频率，并建立激振力与负载体振动幅度和振动加速度的响应特性关系；设定激振力变化频率等于系统的最高阶固有频率，再根据目标振动加速度值计算激振力的变化幅度，自动设定系统初始运行的激振力参数；
利用模糊理论和PID原理，结合系统激振力参数与激励源控制器输入的映射关系，设计模糊PID控制器，再根据系统理论模型分析传递函数，计算模糊PID控制器的增益Kp、Ki、Kd，自动设定系统模糊PID控制器的初始自整定参数；
将初始化的激振力参数、模糊PID控制器的初始自整定参数以及调用周期、数据采集卡的采样频率和更新频率导入计算机内存以备调用。
3.根据权利要求1或2所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，所述利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量的方法为：针对正弦变化的信号，实时比较抓取信号过零位的时间，相邻两次过零位的时间差的2倍的倒数为信号频率f；相邻两次过零位时间之间数据的最大值或最小值的绝对值为信号幅度；激振力信号和加速度信号的上升沿或下降沿过零位的时间差与2πf的乘积除以2π的余数即为激振力信号和加速度信号的相位差。
4.根据权利要求3所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，在步骤六中，具体控制方法为：设计模糊PID控制器I，加速度信号的频率作为设定值输入，激振力信号的频率作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使其与加速度信号频率一致；设计模糊PID控制器II，激振力信号与加速度信号的相位差作为过程变量输入，
作为设定值输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力变化频率使激振力信号与加速度信号的相位差维持在
设计模糊PID控制器III，目标振动加速度值作为设定值输入，加速度信号的幅度作为过程变量输入，输出值反馈至激励源控制器，激励源控制器控制激振力的幅度大小使加速度信号的幅度值逼近目标振动加速度值。
5.根据权利要求4所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，所述模糊PID控制器I和模糊PID控制器II嵌套串联，模糊PID控制器II在满足条件I时启用，条件I是激振力频率与加速度信号频率之差小于阈值I，实现激振力与加速度信号频率跟随、相位差始终保持在
的状态；模糊PID控制器III在满足条件II时启用，条件II是激振力信号与加速度信号的相位差保持在
的状态。
6.根据权利要求2所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，自动设定系统模糊PID控制器的初始自整定参数的方法为：将过程变量与设定值的偏差和偏差变化率输入控制器，然后对输入变量进行模糊化，获得的模糊矢量生成隶属函数，依据隶属函数产生模糊控制规则，计算模糊推理值，再将模糊推理值去模糊化，得到明确的调整值dKp、dKi、dKd，实现模糊PID控制器增益参数的自适应调节。
7.根据权利要求2所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，所述对混料机进行空载判断及安全自检的方法为：将加速度信号的实时频率与系统理论模型计算出的最高阶固有频率进行比较，如果加速度信号的实时频率高于最高阶固有频率，且加速度信号的频率波动小于阈值II和幅度值波动小于阈值III，则判定为空载状态，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，将目标振动加速度值与允许波动上限值相加，作为振动安全阈值，如果实时检测出的加速度信号的幅度值大于振动安全阈值，则判定工作状态异常，激励源控制器控制混料机停止工作；否则，判定工作状态正常。
8.根据权利要求1所述的共振式混料机的通用型控制方法，其特征在于，所述对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力的计算公式为：
F＝k1·VF+b1；
其中，F为激振力，VF为力传感器采集的电信号，k1为标定系数，b1为偏置；
所述对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号的计算公式为：
G＝k2·Vg+b2；
其中，G为加速度信号，Vg为加速度传感器采集的电信号，k2为标定系数，b2为偏置。
9.一种如根据权利要求1-8任一项所述的共振式混料机的通用型控制系统，包括计算机(7)，其特征在于，计算机(7)与数据采集卡(6)相连接，数据采集卡(6)与计算机(7)的通信方式为USB、PCI或以太网总线方式；所述数据采集卡(6)分别与激励源控制器(1)、力传感器(3)和加速度传感器(4)相连接，激励源控制器(1)和力传感器(3)均与激振力输出单元(2)相连接，力传感器(3)和加速度传感器(4)均与振动质体(5)相连接，振动质体(5)用于混合物料(8)的混合。
10.根据权利要求9所述的共振式混料机的通用型控制系统，其特征在于，所述数据采集卡(6)上设有AI通道和AO通道，数据采集卡(6)的AI通道分别与力传感器(3)和加速度传感器(4)相连接，数据采集卡(6)的AO通道与激励源控制器(1)相连接。
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