CN114514901A - 一种自动投料机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动投料机及其控制方法，属于投料技术领域。现有的投饵机能够投出饵料，但是在抛撒面积和投饵速度等方面仍无法达到精确控制。本发明的一种自动投料机，包括装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件；送料组件，包括用于接通料仓的连接管道、用于控制连接管道通闭的管道阀；抛料组件，包括能够承接饵料的转盘、能够驱动转盘转动的驱动源。本发明可将饵料通入转动的转盘中，并通过在转盘中加入压力传感器，时刻测量饵料的质量大小，然后通过控制电机转速，抛出所需的距离，减小了人工成本占比，并且有效的提高了自动化程度水平，使得投饵效率高，饵料抛洒的更加均匀，进而饲料投喂更加合理，用户体验好，便于推广使用。

Description

一种自动投料机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种自动投料机及其控制方法，属于投料技术领域。
背景技术
现有的鱼类养殖模式普遍存在人工成本占比较大，饲料投喂的不合理，以及自动化程度水平比较低，投饵效率低下，抛洒均匀性差等问题。
进一步，中国专利(CN 113841649 A)公开了一种池塘投饲系统，包括供料装置、风动送料装置以及由不同抛料装置组合形成的抛料组件，该系统利用不同的抛料装置，来满足不同养殖对象在不同生长阶段的饲料抛投需求，能够根据不同养殖对象、不同养殖阶段，灵活调节饲料投饲量，科学的节约饲料用量、减少水体污染。
但上述方案结构较为复杂，制造成本高，不适合小型化的投料场合，不利于推广使用。
更进一步，虽然现有的投饵机能够投出饵料，但是在抛撒面积和投饵速度等方面仍无法达到精确控制。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种设有装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件，可将饵料通入转动的转盘中，并通过在转盘中加入压力传感器，时刻测量饵料的质量大小，然后通过控制电机转速，抛出所需的距离，有效减小了人工成本占比，并且能提高了投料机的自动化程度水平，使得投饵效率高，饵料抛洒的更加均匀，进而饲料投喂更加合理；并且结构简单，制造成本低，便于推广使用，用户体验好，特别适用于小型化投料场合的自动投料机及其控制方法。
为实现上述目的，本发明的一种技术方案为：
一种自动投料机，包括装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件；
装料组件，设有用于装填饵料的料仓；
送料组件，包括用于接通料仓的连接管道、用于控制连接管道通闭的管道阀；
抛料组件，包括能够承接饵料的转盘、能够驱动转盘转动的驱动源；
称重组件，设有用于检测饵料重力的压力传感器；
通过压力传感器对饵料重力进行检测，并利用驱动源控制转盘的转速，实现饵料的抛出。
本发明经过不断探索以及试验，设有装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件，可将饵料通入转动的转盘中，并通过在转盘中加入压力传感器，时刻测量饵料的质量大小，然后通过控制电机转速，抛出所需的距离，减小了人工成本占比，并且有效的提高了自动化程度水平，使得投饵效率高，饵料抛洒的更加均匀，进而饲料投喂更加合理；并且结构简单，制造成本低，便于推广使用，用户体验好，特别适用于小型化投料场合。
作为优选技术措施：
所述料仓为变径结构，其上端部直径大于下端部直径，并设有一仓盖；
所述连接管道为PVC管，其数量为2个，两个PVC管呈八字形排布；
所述管道阀为管状结构，其穿设在连接管道中，并在其一端部连接转动把手；
所述转盘上设有侧立的弧形件以及电动毛刷；
所述驱动源为旋转电机；
所述压力传感器设置在转盘下方。
本发明通过一个横向设置的管道阀，控制饵料的下落与否，再利用八字形排布的两个PVC管，可将饵料通入两个不同转速的转盘中，然后通过控制电机转速，达到不同的抛出距离，实现抛出范围的更广、更加精细，并通过在转盘中加入压力传感器，时刻测量饵料的质量大小。
通过转盘上的电动毛刷，实现饵料的高利用率，减少抛出过程中的阻塞，大大提高了饵料的利用率与精度。
作为优选技术措施：
还包括底座，所述底座为中空结构，其中空腔装设所述转盘；
所述中空结构的外壁开设至少两个贯通的喇叭口，其上端部设有用于架设管道阀的支座。
为实现上述目的，本发明的第二种技术方案为：
一种自动投料机控制方法，应用如上述的一种自动投料机，
其包括以下步骤：
包括以下步骤：
第一步，获取投料重量以及所需的投料距离；
第二步，根据第一步中的投料重量，将适量的饵料装入到料仓中，并使得饵料掉入连接管道中；
第三步，拨动两端的转动把手，使得第二步中的料仓内的饵料掉落在转盘上；
第四步，利用重力传感器实时检测出第三步中的饵料重量；
第五步，根据第四步中饵料的重量，设置旋转电机做功，并能实现转盘转速的调节，使得饵料抛出所需距离。
本发明经过不断探索以及试验，能够根据投料重量以及所需的投料距离，控制电机转速，抛出所需的距离以及所需饵料的数量，有效减小了人工成本占比，并且能提高投料机的自动化程度水平，使得投饵效率高，饵料抛洒的更加均匀，进而饲料投喂更加合理，用户体验好，便于推广使用。
作为优选技术措施：
饵料抛出的距离采用专家PID控制器进行控制，其实际距离与所需距离的误差计算公式如下：
e(k)＝y(k)-yd(k)#(1)
e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值；
e(k)作为特征信号，即为电机带动转盘转动，实际速度与预设速度不同而引起饵料抛出的实际距离与设定距离的误差。
作为优选技术措施：
所述误差变量的计算公式如下：
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)#(2)
ΔΔe(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)#(3)
Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)#(4)
e(k-1)和e(k-2)分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值；
Δe(k)为k采样时刻和k-1采样时刻的误差变化量；
ΔΔe(k)为k采样时刻和k-1采样时刻的误差变化量的增减量。
Δe(k-1)为k-1采样时刻和k-2采样时刻的误差变化量。
作为优选技术措施：
误差值的上界为M，若|e(k)|≥M，说明误差已经大得不能接受，此时应直接让专家PID控制器满负荷输出；控制其输出的计算公式如下：
u(k)＝±Umax，即实施开环控制；
误差值的下界为m，若
e(k)Δe(k)＞0orΔe(k)＝0#(5)
说明此时误差在变大，或维持常值；此时专家PID控制器输出的计算公式如下：
u(k)＝u(k-1)+k1{kie(k)+kpΔe(k)+kdΔΔe(k)}#(6)
此处为增量式写法，和普通形式不同PID算法的离散化；
若此时|e(k)|≥m，说明此时误差仍然较大，可将k1增大，反之可以减小；这样可以比分别使用两套参数减少2个待调参数，当然模型的容量也有一定程度下降。
其中，u(k)为第k次控制器的输出，其代表控制转盘抛出饵料的距离；
Umax表示抛出最远的距离，前面的±则代表方向；
k1为增益放大系数，k1＞1；
ki是积分调节系数；
Kp是比例调节系数；
Kd是微分调节系数；
m为饵料抛出实际的距离与设定距离的最小许用距离误差，根据实际设定抛出的范围进行确定。
作为优选技术措施：
电机做功控制的具体方法如下：
当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＞0ore(k)＝0#(7)
时，说明误差正在减小，或者为零，此时维持原输出
u(k)＝u(k-1)#(8)
当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＜0#(9)
说明误差处于极值状态；如果此时误差的绝对值较大|e(k)|≥M2，此时输出为
u(k)＝u(k-1)+k2kie(k)#(10)
同理，若此时|e(k)|≥m，说明误差仍然较大，可将k2增大，反之可以减小；
设定控制精度ε，若|e(k)|＜ε，则使用PI控制，减小静差；此时的输出为
u(k)＝u(k-1)+kie(k)+kpΔe(k)#(11)。
其中，k2为抑制系数，0＜k2＜1；
ki为积分调节系数。
作为优选技术措施：
对饵料抛出的距离采样通过构建预测模型以及滚动优化对模型进行优化：
由于实际系统存在非线性、时变、模型失配和干扰等因素，预测模型不可能和实际完全相符合，所以在反馈校正的基础上采用滚动优化对模型不断进行在线修正；
预测模型通过非线性系统递推得到，其具体的计算公式如下：
Figure BDA0003514913860000041
其中，k+i|k表示在k时刻对k+i时刻的预测；φ(m)是由f(m)、g(m)复合而得到的非线性函数；
非线性系统的计算公式如下：
x(k+1)＝f[x(k)，u(k)]，y(k)＝g[x(k)]#(12)。
其中，
Figure BDA0003514913860000051
表示对k+i时刻的预测输出；
通过右侧x(k)：k时刻的历史输入信息；
u(k)：k时刻的输出；
u(k+1|k)：k时刻对k+i时刻的预测输出；
u(k+i-1|k):k时刻对k+i-1时刻的预测，最终得到k+i时刻的预测输出；
φ(m)相当于复合函数，f作用后，再用g对其作用得到φ(m)；
f函数作用如公式12所示，g(m)函数作用如公式12所示；
x(k+1)表示通过对x(k)：历史信息和u(k)：历史输出进行f作用；
y(k)表示通过历史输入x(k)进行g作用，获得历史输出y(k)。
作为优选技术措施：
滚动优化对模型的具体优化方法如下：
在每一采样时刻，未来m个时刻的期望输出wm(k)与初始预测输出
Figure BDA0003514913860000054
的偏差向量与动态系数(d1…dm)T相乘，得到该时刻k的控制增量Δu(k)，这一增量通过积分后可求出控制量u(k)；该增量的另一重要用途是与模型(a1…aN)T相乘得到预测输出
Figure BDA0003514913860000052
经位移后的到测量值
Figure BDA0003514913860000053
预测值与实际输出y(k+1)相比较后得出输出误差e(k+1)；这一误差再经过校正、预测后，把新的初始预测输出作为输入；这样通过抛出距离的反馈，修正预测模型或加以补偿，然后再进行新的优化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明经过不断探索以及试验，设有装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件，可将饵料通入转动的转盘中，并通过在转盘中加入压力传感器，时刻测量饵料的质量大小，然后通过控制电机转速，抛出所需的距离，减小了人工成本占比，并且有效的提高了自动化程度水平，使得投饵效率高，饵料抛洒的更加均匀，进而饲料投喂更加合理，用户体验好，便于推广使用，并且结构简单，制造成本低，特别适用于小型化投料场合。
附图说明
图1为本发明一种整体结构示图；
图2为图1所示结构剖视图；
图3为本发明爆炸示图；
图4为图3所示结构转换一定角度示图；
图5为本发明部分结构示图。
附图标记说明：
1、仓盖；2、料仓；3、箱体；4、支座；5、转动把手；6、底座；7、喇叭口；8、旋转电机；9、弧形件；10、管道阀；11、连接管道；12、转盘。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
如图1-图5所示一种自动投料机，包括装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件、底座6。
装料组件，设有用于装填饵料的料仓2、箱体3；
所述料仓2为变径结构，其上端部直径大于下端部直径，并设有一仓盖1。
送料组件，包括用于接通料仓2的连接管道11、用于控制连接管道11通闭的管道阀10；
所述连接管道11为PVC管，其数量为2个，两个PVC管呈八字形排布；
所述管道阀10为管状结构，其穿设在连接管道11中，并在其一端部连接转动把手5。
抛料组件，包括能够承接饵料的转盘12、能够驱动转盘12转动的驱动源；
所述转盘12上设有侧立的弧形件9以及电动毛刷；
所述驱动源为旋转电机8。
称重组件，设有用于检测饵料重力的压力传感器；所述压力传感器设置在转盘12下方。
所述底座6为中空结构，其中空腔装设所述转盘12；
所述中空结构的外壁开设至少两个贯通的喇叭口7，其上端部设有用于架设管道阀10的支座4。
通过压力传感器对饵料重力进行检测，并利用驱动源控制转盘12的转速，实现饵料的抛出。
本发明一种最佳实施例：
一种自动投料机由装料，送料，称重，抛料四个部分组成。
1.装料部分
由人工选择合适的喂鱼饵料，将其装入料仓2中。
2.送料部分
送料部分由两根PVC管道、中间一根较小的管道组成。PVC管道通过螺纹连接与上方的料仓2进行刚性连接，保持其稳定性。在PVC管道中间穿过一根直径相对较小的管道进而控制饵料的下落与否。
横放的管道由两侧的支座4起到支撑作用，底座6上左右两侧固定有支座4，管道支座4由上下两个构件组成，通过上方的销刚性连接在一起，能够对管道起到支撑左右。
3.称重部分
称重部分由下方的转盘12中，通过压力传感器对重力进行实时检测。
4.抛料部分
抛料部分由单片机控制，电机转动带动转盘12，使得饵料抛出。根据抛出的距离，可以通过单片机改变电机转速，从而改变抛出距离。转盘12弯曲设计，可以控降低饵料纵向的动量，使饵料顺利被转盘12接收。开的两个喇叭口7，能使从转盘12处所获得的速度的饵料顺利从转盘12上方抛出到鱼塘中。
本发明投料控制的一种具体实施例：
一种自动投料机控制方法，应用如上述的一种自动投料机，
其包括以下步骤：
包括以下步骤：
第一步，获取投料重量以及所需的投料距离；
第二步，根据第一步中的投料重量，将适量的饵料装入到料仓中，并使得饵料掉入连接管道中；
第三步，拨动两端的转动把手，使得第二步中的料仓内的饵料掉落在转盘上；
第四步，利用重力传感器实时检测出第三步中的饵料重量；
第五步，根据第四步中饵料的重量，设置旋转电机做功，并能实现转盘转速的调节，使得饵料抛出所需距离。
本发明抛料距离的一种控制实施例：
采用专家PID控制器控制：
e(k)＝y(k)-yd(k)#(1)
e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值。以误差量e(k)作为特征信号，在此处可以理解为电机带动转盘转动，实际速度与预设速度不同而引起饵料抛出的实际距离与设定距离的误差。
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)#(2)
ΔΔe(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)#(3)
Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)#(4)
e(k-1)和e(k-2)分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值。
1.设定误差上界M，若|e(k)|≥M，说明误差已经大得不能接受，此时应直接让控制器满负荷输出。控制其输出u(k)＝±Umax，相当于实施开环控制。
2.设定误差下界m，若
e(k)Δe(k)＞0orΔe(k)＝0#(5)
说明此时误差在变大，或维持常值。此时控制器输出
u(k)＝u(k-1)+k1{kie(k)+kpΔe(k)+kdΔΔe(k)}#(6)
此处为增量式写法，和普通形式不同PID算法的离散化。若此时|e(k)|≥m，说明此时误差仍然较大，可将k1增大，反之可以减小。这样可以比分别使用两套参数减少2个待调参数，当然模型的容量也有一定程度下降。
3.当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＞0ore(k)＝0#(7)
时，说明误差正在减小，或者为零，此时维持原输出
u(k)＝u(k-1)#(8)
4.当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＜0#(9)
说明误差处于极值状态。如果此时误差的绝对值较大|e(k)|≥M2，此时输出为
u(k)＝u(k-1)+k2kie(k)#(10)
同理，若此时|e(k)|≥m，说明误差仍然较大，可将k2增大，反之可以减小。
5.设定控制精度ε，若|e(k)|＜ε，则使用PI控制，减小静差。此时的输出为
u(k)＝u(k-1)+kie(k)+kpΔe(k)#(11)
本发明优化饵料抛出距离的一种具体实施例：
采用预测控制来对未来饵料抛出距离进行优化：
由于实际系统存在非线性、时变、模型失配和干扰等因素，预测模型不可能和实际完全相符合，所以在反馈校正的基础上采用滚动优化对模型不断进行在线修正。
设非线性系统的模型为
x(k+1)＝f[x(k)，u(k)]，y(k)＝g[x(k)]#(12)
通过递推，得到未来时域任意时刻的预测模型为
Figure BDA0003514913860000091
其中，k+i|k表示在k时刻对k+i时刻的预测；φ(m)是由f(m)、g(m)复合而得到的非线性函数。
在每一采样时刻，未来m个时刻的期望输出wm(k)与初始预测输出
Figure BDA0003514913860000094
的偏差向量与动态系数(d1…dm)T相乘，得到该时刻k的控制增量Δu(k)，这一增量通过积分后可求出控制量u(k)。该增量的另一重要用途是与模型(a1…aN)T相乘得到预测输出
Figure BDA0003514913860000092
经位移后的到测量值
Figure BDA0003514913860000093
预测值与实际输出y(k+1)相比较后得出输出误差e(k+1)。这一误差再经过校正、预测后，把新的初始预测输出作为输入。这样通过抛出距离的反馈，修正预测模型或加以补偿，然后再进行新的优化。
本发明的一种工作原理：
投喂时，先手动将饵料装入到料仓中，盖上盖子，使饵料掉入PVC管中。由于本发明能够手动控制管道阀的转动及左右横移，进而改变管道阀的位置。由于料仓下方开有左右两个圆口，通过与下方两侧的PVC管相配合，用来控制饵料掉落的情况。转动把手和管道阀采用刚性连接，通过控制转动把手实现饵料的掉落与否。拨动两端的把手，将管道阀转动一定角度，即可使料仓通过两个圆口分别掉入两个PVC管内；如果要停止饵料的抛出，再将横向的管道阀旋转或移动一定距离，即可将饵料卡在两根PVC管道内。
选择饵料能够掉入到下方的转盘中，下方的转盘中带有重力传感器，能够实时检测抛出饵料的重量大小，转盘会由下方的步进电机的控制，根据电机的转动调速，从底座的两个喇叭口最终控制饵料抛出的距离。
料仓中开有两个口，且料仓地面呈凹状，能够很方便的使投入的饵料从两个口掉入下方的送料机构，即PVC管。底座中的两个喇叭口，是为了抛料时转盘能顺利将饵料抛出。
转盘设有弧形件，弧形件采用弧形设计，上下表面弯曲，有利于对饵料的收集，减缓饵料弹性，使其能顺利被转盘抛出。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
本申请中，固接或固定连接方式可以为螺接或焊接或铆接或插接或通过第三个部件进行连接，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动投料机，其特征在于，
包括装料组件、送料组件、抛料组件、称重组件；
装料组件，设有用于装填饵料的料仓；
送料组件，包括用于接通料仓的连接管道、用于控制连接管道通闭的管道阀；
抛料组件，包括能够承接饵料的转盘、能够驱动转盘转动的驱动源；
称重组件，设有用于检测饵料重力的压力传感器；
通过压力传感器对饵料重力进行检测，并利用驱动源控制转盘的转速，实现饵料的抛出。
2.如权利要求1所述的一种自动投料机，其特征在于，
所述料仓为变径结构，其上端部直径大于下端部直径，并设有一仓盖；
所述连接管道为PVC管，其数量为2个，两个PVC管呈八字形排布；
所述管道阀为管状结构，其穿设在连接管道中，并在其一端部连接转动把手；
所述转盘上设有侧立的弧形件以及电动毛刷；
所述驱动源为旋转电机；
所述压力传感器设置在转盘下方。
3.如权利要求1所述的一种自动投料机，其特征在于，
还包括底座，所述底座为中空结构，其中空腔装设所述转盘；
所述中空结构的外壁开设至少两个贯通的喇叭口，其上端部设有用于架设管道阀的支座。
4.一种自动投料机控制方法，其特征在于，
应用如权利要求1-3任一所述的一种自动投料机，
其包括以下步骤：
第一步，获取投料重量以及所需的投料距离；
第二步，根据第一步中的投料重量，将适量的饵料装入到料仓中，并使得饵料掉入连接管道中；
第三步，拨动两端的转动把手，使得第二步中的料仓内的饵料掉落在转盘上；
第四步，利用重力传感器实时检测出第三步中的饵料重量；
第五步，根据第四步中饵料的重量，设置旋转电机做功，并能实现转盘转速的调节，使得饵料抛出所需距离。
5.如权利要求4所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
饵料抛出的距离采用专家PID控制器进行控制，其实际距离与所需距离的误差计算公式如下：
e(k)＝y(k)-yd(k)#(1)
e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值；
e(k)作为特征信号，即为电机带动转盘转动，实际速度与预设速度不同而引起饵料抛出的实际距离与设定距离的误差。
6.如权利要求4所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
所述误差变量的计算公式如下：
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)#(2)
ΔΔe(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)#(3)
Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)#(4)
e(k-1)和e(k-2)分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值；
Δe(k)为k采样时刻和k-1采样时刻的误差变化量；
ΔΔe(k)为k采样时刻和k-1采样时刻的误差变化量的增减量；
Δe(k-1)为k-1采样时刻和k-2采样时刻的误差变化量。
7.如权利要求6所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
误差值的上界为M，若|e(k)|≥M，此时应直接让专家PID控制器满负荷输出；控制其输出的计算公式如下：
u(k)＝±Umax，即实施开环控制；
误差值的下界为m，若
e(k)Δe(k)＞0orΔe(k)＝0#(5)
说明此时误差在变大，或维持常值；此时专家PID控制器输出的计算公式如下：
u(k)＝u(k-1)+k1{kie(k)+kpΔe(k)+kdΔΔe(k)}#(6)
若此时|e(k)|≥m，说明此时误差仍然较大，将k1增大，反之减小；
其中，u(k)为第k次控制器的输出，其代表控制转盘抛出饵料的距离；
Umax表示抛出最远的距离，前面的±则代表方向；
k1为增益放大系数，k1＞1；
ki是积分调节系数；
Kp是比例调节系数；
Kd是微分调节系数；
m为饵料抛出实际的距离与设定距离的最小许用距离误差，根据实际设定抛出的范围进行确定。
8.如权利要求7所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
电机做功控制的具体方法如下：
当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＞0ore(k)＝0#(7)
时，说明误差正在减小，或者为零，此时维持原输出
u(k)＝u(k-1)#(8)
当
e(k)Δe(k)＜0，Δe(k)Δe(k-1)＜0#(9)
说明误差处于极值状态；如果此时误差的绝对值较大|e(k)|≥M2，此时输出为
u(k)＝u(k-1)+k2kie(k)#(10)
同理，若此时|e(k)|≥m，说明误差仍然较大，将k2增大，反之减小；
设定控制精度ε，若|e(k)|＜ε，则使用PI控制，减小静差；此时的输出为
u(k)＝u(k-1)+kie(k)+kpΔe(k)#(11)；
其中，k2为抑制系数，0＜k2＜1；
ki为积分调节系数。
9.如权利要求8所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
对饵料抛出的距离采样通过构建预测模型以及滚动优化对模型进行优化：
预测模型通过非线性系统递推得到，其具体的计算公式如下：
Figure FDA0003514913850000031
其中，k+i|k表示在k时刻对k+i时刻的预测；φ(m)是由f(m)、g(m)复合而得到的非线性函数；
非线性系统的计算公式如下：
x(k+1)＝f[x(k)，u(k)]，y(k)＝g[x(k)]#(12)；
其中，
Figure FDA0003514913850000041
表示对k+i时刻的预测输出；
通过右侧x(k)：k时刻的历史输入信息；
u(k)：k时刻的输出；
u(k+1|k)：k时刻对k+i时刻的预测输出；
u(k+i-1|k)：k时刻对k+i-1时刻的预测，最终得到k+i时刻的预测输出；
φ(m)相当于复合函数，f作用后，再用g对其作用得到φ(m)；
x(k+1)表示通过对x(k)：历史信息和u(k)：历史输出进行f作用；
y(k)表示通过历史输入x(k)进行g作用，获得历史输出y(k)。
10.如权利要求9所述的一种自动投料机控制方法，其特征在于，
滚动优化对模型的具体优化方法如下：
在每一采样时刻，未来m个时刻的期望输出wm(k)与初始预测输出
Figure FDA0003514913850000042
的偏差向量与动态系数(d1...dm)T相乘，得到该时刻k的控制增量Δu(k)，这一增量通过积分后求出控制量u(k)；该增量的另一重要用途是与模型(a1...aN)T相乘得到预测输出
Figure FDA0003514913850000043
经位移后的到测量值
Figure FDA0003514913850000044
预测值与实际输出y(k+1)相比较后得出输出误差e(k+1)；这一误差再经过校正、预测后，把新的初始预测输出作为输入；这样通过抛出距离的反馈，修正预测模型或加以补偿，然后再进行新的优化。
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