CN117970961A - 降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非电变量的控制或调节系统技术领域，尤其涉及一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元，包括如下步骤：采集原始瞬时流量；实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值；将多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值；若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间超过设定时间，则以原始瞬时流量作为流量输出值，若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间不超过设定时间，则以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为流量输出值。本发明提供的方法及单元既兼顾了瞬时流量的稳定又能有效降低相位延迟。
Description
技术领域
本发明涉及非电变量的控制或调节系统技术领域，尤其涉及降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元。
背景技术
恒流量供料系统是制造行业流水生产线上的关键设备，实现物料在运动过程中的准确计量和稳定流量控制。流量变异系数是反应过程能力稳定性的流量稳定性的关键质量特性的指标。
流量变异系数的计算公式如下：
其中：表示流量变异系数，/>表示第/>次原始瞬时流量，/>取1，2，……，/>的自然数，/>为原始瞬时流量的总数，/>表示/>个原始瞬时流量的平均值。
恒流量供料系统生产厂家都是在为提高这个指标努力，例如设计不同类型不同倾斜角度的限量管来控制恒流量供料系统上物料高度，使通过称重区的物料高度一致等方法力求保障物料称重稳定。同时采取各种流量滤波方式对原始瞬时流量进行处理后输出。然而随着用户对流量变异系数指标要求越来越高，恒流量供料系统厂家和用户想尽办法：如将限量管由传统的三对光电传感器改为光幕传感器，成本增加很多但效果不佳。为了尽可能的降低流量变异系数，将恒流量供料系统的控制PID调整到极限值，导致生产过程中经常出现PID调节超调而导致供料系统震荡的情况，影响生产质量。并且在线掺配物通常按恒流量供料系统输出的瞬时流量进行掺配，通常精度计算是用的两种物质的累积重量进行计算，由于恒流量供料系统的瞬时流量和累积产量相位延迟导致掺配物过程施加不准确，影响生产物料质量。现有技术中尚没有一种兼顾瞬时流量稳定和相位延迟低的降低流量变异系数的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元，在平稳供料时，以实时计算的最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值为瞬时流量输出，在兼顾响应速度的情况下有效降低了恒流量供料系统流量变异系数，在恒流量供料系统在中途断料或缺料以及生产结尾阶段，能够快速响应将原始瞬时流量输出为瞬时流量输出，可以将多次一阶滤波导致的相位延迟降低到最小限度。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其包括如下步骤：
S1：从开始供料持续采集恒流量供料系统的原始瞬时流量；
S2：根据式（1）实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值：
（1）；
其中：表示第/>个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，/>表示第/>个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，/>表示第/>个原始瞬时流量值，/>表示第/>个一阶滤波常数，且/>随着/>的增加逐渐增大或逐渐减小；
S3：将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值；
S4：持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间超过设定时间，则以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间不超过设定时间，则以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
优选的，步骤S1中恒流量供料系统的原始瞬时流量的采集频率为10赫兹至20赫兹之间。
优选的，步骤S2中每个原始瞬时流量对应的一阶滤波流量输出值为8个。
优选的，步骤S4中的设定时间为10秒。
一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制单元，其包括流量监测模块、计时模块、PLC模块及限量管；
所述流量监测模块负责采集恒流量供料系统的原始瞬时流量，并将结果传输给PLC模块；
所述计时模块负责持续监测原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并将结果传输给PLC模块；
所述PLC模块负责实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值，并将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值，持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间超过设定时间，则控制限量管以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间不超过设定时间，则控制限量管以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
优选的，流量监测模块为电子皮带秤。
发明的有益效果：
本发明提供的一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元，在生产过程中，物料供应充足时，原始瞬时流量在设定流量上下来回波动，此时以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为瞬时流量输出，从而有效降低恒流量供料系统流量变异系数，当生产中途出现断料或缺料时迅速响应，将原始瞬时流量输出作为瞬时流量，能及时反映生产过程中的异常情况，在生产结尾阶段，原始瞬时流量迅速下降，背离设定流量，此时以原始瞬时流量作为瞬时流量输出，可以将多次一阶滤波导致的相位延迟降低到最小限度。
附图说明
图1是本发明流程示意图。
具体实施方式
一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤：
S1：从开始供料持续采集恒流量供料系统的原始瞬时流量；具体采集频率的优选范围可以为10赫兹至20赫兹之间，采集恒流量供料系统的原始瞬时流量的设备可以优选电子皮带秤。
S2：根据式（1）实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值：
（1）；
其中：表示第/>个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，表示第/>个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，/>表示第/>个原始瞬时流量值，/>表示第/>个一阶滤波常数，且/>随着/>的增加逐渐增大或逐渐减小；
本步骤计算出的每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值，由于随着的增加逐渐增大或逐渐减小，若/>等于1时/>的值最大，则随着/>的增加/>的值逐渐减小，则逐渐增大，计算出的多个一阶滤波流量输出值/>随着/>的增加则由响应快、振幅大到响应慢、振幅小逐渐变化。若/>等于1时/>的值最小，则随着/>的增加/>的值逐渐减大，则/>逐渐减小，计算出的多个一阶滤波流量输出值/>随着/>的增加则由响应慢、振幅小到响应快、振幅大逐渐变化。
而最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值则是一个既兼顾响应速度，又兼顾振幅的一个最佳值。
这里每个原始瞬时流量对应的一阶滤波流量输出值可以优选为8个，即。具体/>的数值，可以优先。
S3：将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值；
S4：持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间超过设定时间，则以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间不超过设定时间，则以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
由于随着/>的增加逐渐增大或逐渐减小，若/>等于1时/>的值最大，则随着/>的增加/>的值逐渐减小，则/>逐渐增大，计算出的多个一阶滤波流量输出值/>随着/>的增加则由响应快、振幅大到响应慢、振幅小逐渐变化。若/>等于1时/>的值最小，则随着/>的增加/>的值逐渐减大，则/>逐渐减小，计算出的多个一阶滤波流量输出值/>随着/>的增加则由响应慢、振幅小到响应快、振幅大逐渐变化，则持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间不超过设定时间，则说明恒流量供料系统处于供料充足的正常供料阶段，此时以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制，则既能够兼顾响应速度，又能够兼顾振幅的波动，有效降低恒流量供料系统流量变异系数；若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间超过设定时间，则说明恒流量供料系统出现断料或缺料，或者是供料接近尾声，此时快速响应将原始瞬时流量作为瞬时流量输出，既能及时反映生产过程中的异常情况，又能使一阶滤波导致的相位延迟降低到最小限度。
这里优选的设定时间可以为10秒，而设定流量是一个与恒流量供料系统设计条件相关的参数，是生产厂家根据设备能力和生产需求决定的一个数值。
一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制单元，其包括流量监测模块、计时模块、PLC模块及限量管；
所述流量监测模块负责采集恒流量供料系统的原始瞬时流量，并将结果传输给PLC模块；
所述计时模块负责持续监测原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并将结果传输给PLC模块；
所述PLC模块负责实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值，并将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值，持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间超过设定时间，则控制限量管以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或小于设定流量的时间不超过设定时间，则控制限量管以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
优选的，流量监测模块为电子皮带秤。
降低恒流量供料系统流量变异系数的控制单元，是为了实现降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法而涉及，其能够实现上述所有的降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法。
综上所述，本发明提供一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法及单元，既兼顾了瞬时流量的稳定又能有效降低相位延迟。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)
1.一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：从开始供料持续采集恒流量供料系统的原始瞬时流量；
S2：根据式（1）实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值：
（1）；
其中：表示第/>个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，/>表示第个原始瞬时流量的第/>个一阶滤波流量输出值，/>表示第/>个原始瞬时流量值，表示第/>个一阶滤波常数，且/>随着/>的增加逐渐增大或逐渐减小；
S3：将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值；
S4：持续计算原始瞬时流量大于或小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间超过设定时间，则以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间不超过设定时间，则以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
2.根据权利要求1所述的一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其特征在于：步骤S1中恒流量供料系统的原始瞬时流量的采集频率为10赫兹至20赫兹之间。
3.根据权利要求1所述的一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其特征在于：步骤S2中每个原始瞬时流量对应的一阶滤波流量输出值为8个。
4.根据权利要求1所述的一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制方法，其特征在于：步骤S4中的设定时间为10秒。
5.一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制单元，其特征在于：包括流量监测模块、计时模块、PLC模块及限量管；
所述流量监测模块负责采集恒流量供料系统的原始瞬时流量，并将结果传输给PLC模块；
所述计时模块负责持续监测原始瞬时流量大于或持续小于设定流量的时间，并将结果传输给PLC模块；
所述PLC模块负责实时计算每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值，并将每个原始瞬时流量对应的多个一阶滤波流量输出值分别与设定流量比较，并找到最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值，持续计算原始瞬时流量大于或持续小于设定流量的时间，并与设定时间比较，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间超过设定时间，则控制限量管以原始瞬时流量作为恒流量供料系统流量输出值控制，若原始瞬时流量持续大于或持续小于设定流量的时间不超过设定时间，则控制限量管以最接近于设定流量的一阶滤波流量输出值作为恒流量供料系统流量输出值控制。
6.根据权利要求5所述的一种降低恒流量供料系统流量变异系数的控制单元，其特征在于：所述流量监测模块为电子皮带秤。
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