CN114740721B - 一种发酵槽均匀布料控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种有机固废好氧发酵设备中的发酵槽均匀布料控制方法及系统，首先获取有机固废发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；然后根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；最后基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，可以看出，本申请通过PID闭环调节促使设备根据目标速度持续布料以达到连续布料的目的，而目标速度的超前下发抵消闭环调节的滞后性，布料过程中根据物料总量以及平均布料量持续修正目标速度，以达到均匀布料的目的。
Description
技术领域
本发明涉及有机固废好氧发酵处理技术领域，特别涉及一种发酵槽均匀布料控制方法及系统。
背景技术
有机固废涉及国民生产、生活的方方面面：日常生活产生的生活垃圾，生活污水处理后剩余的污泥，医疗行业产生的医疗垃圾，再生纸厂的剩余物等均属于有机固废。有机固废成分复杂，有机物和含水率高、易腐败、有恶臭，富集有大量寄生虫卵、细菌病毒等病原体以及抗生素等有机污染物，极易造成污染源扩散、传播疾病、污染水源、土壤、空气，严重威胁人体健康和环境安全。
现有有机固废好氧发酵处理过程中通常通过长发酵槽布料控制，具体是采用多点位定点布料方式。多点位定点布料方式即将发酵槽分成多个布料点，在每个布料点布下等份的污泥，实现近似发酵槽均匀布料。
然而，多点位定点布料方式布料并不均匀，会在每个布料点形成一个污泥堆，会影响后期发酵过程中的曝气均匀度。
发明内容
基于此，本申请实施例提供了一种发酵槽均匀布料控制方法及系统，可以解决有机固废好氧发酵设备在发酵过程中的布料不均匀的问题。
第一方面，提供了一种发酵槽均匀布料控制方法，该方法包括：
获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；
根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
可选地，获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括：
获取发酵槽中的布料累积量，并根据所述发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
可选地，在根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度之后，所述方法还包括：
当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
可选地，所述根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间，包括：
根据第一公式确定调节滞后时间Δt和目标速度vt，所述第一公式具体包括：
其中，kt表示补偿系数，s表示当前位置，l表示总长度，w表示目标布料量，w0表示当前布料量，v0表示当前速度，ft表示物料瞬时流量。
可选地，所述基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
可选地，通过第二公式得到PID调节的输出计算结果，所述第二公式具体包括：
其中，y表示PID调节的输出计算结果，Kp表示比例增益，s表示拉普拉斯运算符，b表示比例作用权重，vt表示目标速度，v0表示当前速度，TI表示积分作用时间，TD表示微分作用时间，a表示微分延迟系数，c表示微分作用权重。
第二方面，提供了一种发酵槽均匀布料控制系统，该系统包括：
获取模块，用于获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；
计算模块，用于根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
控制模块，用于基于所述目标速度超前下发时间对布料进行闭环控制。
可选地，获取模块中获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括：
获取发酵槽中的布料累积量，并根据所述发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
可选地，在根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度之后，还包括：
所述计算模块，还用于当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
所述控制模块，基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
可选地，控制模块中基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
本申请实施例提供的技术方案中，首先获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；然后根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；最后基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。本申请通过PID闭环调节促使设备根据目标速度持布料以达到连续布料的目的，而目标速度的超前下发抵消闭环调节的滞后性，布料过程中根据物料总量以及平均布料量持续修正目标速度，以达到均匀布料的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本申请实施例提供的一种发酵槽均匀布料控制方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例提供的发酵槽均匀布料控制方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种发酵槽均匀布料控制系统的框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做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。
为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种发酵槽均匀布料控制方法进行详细介绍。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种发酵槽均匀布料控制方法的流程图，本方法可以应用于有机固废好氧发酵设备中，该方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量。
在本申请实施例中，通过设备称重计量获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括获取发酵槽中的布料累积量，并根据发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
步骤102，根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
具体地，本申请实施例中具体通过第一公式确定调节滞后时间Δt和目标速度vt，第一公式具体包括：
其中，kt表示补偿系数，s表示当前位置，l表示总长度，w表示目标布料量，w0表示当前布料量，v0表示当前速度，ft表示物料瞬时流量。
步骤103，基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
在本申请实施例中，步骤103具体包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
具体地，本申请实施例中通过第二公式得到PID调节的输出计算结果，第二公式具体包括：
其中，y表示PID调节的输出计算结果(即频率设定值)，Kp表示比例增益，s表示拉普拉斯运算符，b表示比例作用权重，vt表示目标速度(设定值)，v0表示当前速度(过程值)，TI表示积分作用时间，TD表示微分作用时间，a表示微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)，c表示微分作用权重。
在本申请一个可选的实施例中，在根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度之后，方法还包括：
当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
如图2，给出了应用上述方法进行均匀布料的控制流程图。
主要分为物料计算、目标速度计算和下发、PID闭环控制3部分：
物料计算：计算物料总量以及布料累计量、平均布料量。
目标速度计算和下发：根据物料总量计算对应的目标速度，根据平均布料量和平局目标布料量修正目标速度，根据传输速度以及设备位置、闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间。
PID闭环控制：根据目标速度进行PID闭环调节。
请参考图3，其示出了本申请实施例提供的一种发酵槽均匀布料控制系统200的框图。如图3所示，该系统200可以包括：获取模块201、计算模块202、控制模块203。
获取模块201，用于获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；
计算模块202，用于根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
控制模块203，用于基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
在本申请一个可选的实施例中，获取模块中获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括：
获取发酵槽中的布料累积量，并根据发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
在本申请一个可选的实施例中，在根据物料总量确定布料点进行布料的目标速度之后，还包括：
计算模块，还用于当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
控制模块，基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制。
在本申请一个可选的实施例中，控制模块中基于目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
关于发酵槽均匀布料控制系统的具体限定可以参见上文中对于发酵槽均匀布料控制方法的限定，在此不再赘述。上述发酵槽均匀布料控制系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种发酵槽均匀布料控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；
根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制；
在根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度之后，所述方法还包括：当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制；
所述根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间，包括：
根据第一公式确定调节滞后时间Δt和目标速度vt，所述第一公式具体包括：
其中，kt表示补偿系数，s表示当前位置，l表示总长度，w表示目标布料量，w0表示当前布料量，v0表示当前速度，ft表示物料瞬时流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括：
获取发酵槽中的布料累积量，并根据所述发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过第二公式得到PID调节的输出计算结果，所述第二公式具体包括：
其中，y表示PID调节的输出计算结果，Kp表示比例增益，s表示拉普拉斯运算符，b表示比例作用权重，vt表示目标速度，v0表示当前速度，TI表示积分作用时间，TD表示微分作用时间，a表示微分延迟系数，c表示微分作用权重。
5.一种发酵槽均匀布料控制系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取发酵槽中物料总量以及各个布料点的平均布料量；
计算模块，用于根据所述物料总量确定布料点进行布料的目标速度，当平均布料量不等于平均目标布料量时，通过平均布料量和平均目标布料量对目标速度进行修正，根据修正后的目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
控制模块，用于基于所述目标速度超前下发时间对布料进行闭环控制；
所述计算模块，还用于当平均布料量等于平均目标布料量时，根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间；
所述控制模块，基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制；
根据目标速度、发酵槽内距离以及闭环调节滞后时间计算目标速度超前下发时间，包括：
根据第一公式确定调节滞后时间Δt和目标速度vt，所述第一公式具体包括：
其中，kt表示补偿系数，s表示当前位置，l表示总长度，w表示目标布料量，w0表示当前布料量，v0表示当前速度，ft表示物料瞬时流量。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，获取模块中获取发酵槽中各个布料点的平均布料量，包括：
获取发酵槽中的布料累积量，并根据所述发酵槽中布料点的数量确定各个布料点的平均布料量。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，控制模块中基于所述目标速度超前下发时间对物料总量进行闭环控制，包括：
通过PID调节发酵槽中物料总量；
通过当前PID调节的输出设定频率得到反馈速度；
基于当前反馈速度通过PID调节当前物料总量。
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