JPH04220534A

JPH04220534A - 連続定量供給装置

Info

Publication number: JPH04220534A
Application number: JP2404894A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Morita; 良一森田
Original assignee: KAMACHIYOU SEIKO KK
Current assignee: KAMACHIYOU SEIKO KK
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-08-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続定量供給装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば化学工業分野等におい
ては、ホッパーに粉体、粒体等の原料を被供給物として
貯溜し　　且つこれを適宜の供給手段によって連続的に
定量ずつ所定の処理工程に供給することが行なわれてい
る。そして、この場合、被供給物の定量供給そのものは
、上記供給手段の操作系をフィードバック制御すること
により極めて高い精度で実現することができるようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この場合、
作業者が被供給物の供給状態を常時把握できるように、
現在のホッパー内の残留被供給物量（換言すれば、現在
までの供給量の総量）と被供給物の時間当たりの供給量
即ち、瞬間供給量とをそれぞれ演算しこれを適宜の表示
手段によって所定時間毎に表示するのが一般的であるが
、この表示値は主として計測回数あるいは演算間隔（表
示間隔）等に支配され、これらの設定が不適当である場
合にはその表示値が大きくバラツキ、残量等を作業者が
正確に把握できないこととなり、被供給物供給の管理上
好ましくない。

【０００４】このため、従来一般には、装置の使用に先
立ち、専門技術者が実際に表示値を確認しながら、表示
値のバラツキが所定の範囲内となるように重量等の計測
回数とかその演算間隔等を調整するようにしていたが、
このようにした場合には、調整者の主観が制御精度に反
映されることから、必ずしも制御の平滑化あるいは安定
化が担保されるとは限らない。

【０００５】また一方、供給量のフィードバック制御に
おいては、瞬間供給量についてある目標値を設定し、常
時瞬間供給量が目標値となるように制御されるが、その
制御精度は制御応答性に大きく依存する。例えば、供給
作業中において作業者がその目標値を変更設定したよう
な場合、制御応答性が悪いと供給量が変更後の目標値に
収束するまでに時間がかかり、結果的に制御精度が低下
するものである。さらに、供給状態（例えば、被供給物
の流速等）は被供給物の種類等によっても異なることか
ら、例え目標値は同じであっても被供給物の種類等に応
じて制御応答性を考慮する必要がある。

【０００６】従って、制御精度の維持を図るためには制
御応答性が適切であるかどうかを常にチェックする必要
があるが、従来はこのような点に関してはほとんど考慮
されておらず、この点に関して改善すべき余地がある。

【０００７】そこで本願発明は、残量等の表示に関する
調整項目をファジィ制御によって行うことにより制御の
平滑化あるいは安定化を確実に担保し、またフィードバ
ック制御の制御定数をファジィ制御によって調整するこ
とにより制御精度の維持を図るようにした連続定量供給
装置を提供せんとしてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項１記載の発
明では、ホッパー内に貯溜された被供給物を連続的に定
量づつ供給するとともに、上記ホッパー内の被供給物の
重量値を演算して表示するようにした連続定量供給装置
において、所定サンプリング回数における重量値の分散
値をファジィ入力値とし、ファジィ推論により上記重量
値のバラツキが設定範囲内となるように上記所定計量回
数を出力するようにしたことを特徴としている。また、
請求項２記載の発明では、ホッパー内に貯溜された被供
給物を連続的に定量づつ供給するとともに、上記被供給
物の瞬間供給量を所定時間毎に演算して表示するように
した連続定量供給装置において、所定検出回数における
各供給量の分散値をファジィ入力値とし、ファジィ推論
により上記値のバラツキが設定範囲内となるように上記
演算間隔を出力するようにしたことを特徴としている。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明では、ホッパ
ー内に貯溜された被供給物を供給手段により連続的に定
量づつ供給するとともに、時間当たりの供給量を常時一
定の目標値に維持すべく上記供給手段のフィードバック
制御を行うようにした連続定量供給装置において、上記
目標値を一時的に変更設定する変更設定手段を備えると
ともに、上記変更設定手段により目標値を変更した場合
における供給量の変更後の目標値側への移行時間と移行
後における供給量の最大偏差とをファジィ入力値とし、
ファジィ推論により制御応答性が設定範囲内となるよう
に上記フィードバック制御の制御定数を出力するように
したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本願各発明においてはそれぞれ次のような作用
が得られる。

【００１１】請求項１記載の連続定量供給装置では、重
量値の演算基準となる被供給物のサンプリング回数が、
所定サンプリング回数における重量値の分散値をファジ
ィ入力値として該重量値のバラツキが設定範囲内となる
ようにファジィ推論により算出されることから、該重量
値のバラツキが可及的に低減され、該重量値は被供給物
の供給に伴って滑らかに推移することとなる。

【００１２】請求項２記載の連続定量供給装置では、被
供給物の瞬間供給量の演算間隔が、所定検出回数におけ
る各供給量の分散値をファジィ入力値として供給量のバ
ラツキが設定範囲内となるようにファジィ推論により算
出されることから、該供給量値のバラツキが可及的に低
減され、安定した供給量値の制御が可能となるものであ
る。

【００１３】請求項３記載の連続定量供給装置では、フ
ィードバック制御の制御定数が、目標値を変更した場合
における供給量の変更後の目標値側への移行時間と移行
後における供給量の最大偏差とをファジィ入力値として
制御応答性が設定範囲内で最適となるようにファジィ推
論により設定されるものである。

【００１４】

【発明の効果】従って、本願の請求項１及び２記載の連
続定量供給装置によれば、ホッパー内の被供給物の重量
の演算基準となる被供給物の計量値のサンプリング回数
と被供給物の瞬間供給量の演算間隔とがともにファジィ
推論により調整され、従来のように調整者の主観が介入
しないことから、これらの制御の平滑化あるいは安定化
が確実に図られ、延いては供給作業の能率アップに寄与
し得るものである。

【００１５】また、請求項３記載の連続定量供給装置に
よれば、フィードバック制御の制御定数がファジィ推論
により調整されることから、制御応答性が常時好適に維
持され、例えば作業途中において目標値の変更があった
ような場合においても良好な制御精度が担保されるもの
である。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本願発明の好適な
実施例を説明すると、図３には本願の請求項１〜３記載
の発明の実施例にかかる連続定量供給装置Ｚが示されて
いる。この連続定量供給装置Ｚは、被供給物１０を貯溜
するホッパー１と、該ホッパー１の下端部にあって該ホ
ッパー１内の被供給物１０を予じめ設定した一定量づつ
連続的に適宜の処理工程に供給する供給手段２（尚、こ
の実施例においては、スクリューフィーダで供給手段を
構成している）とを備えるとともに、このホッパー１と
供給手段２とをロードセル４により支持して構成されて
いる。また、上記供給手段２は、サーボモータ３により
回転駆動されるとともに、コントロールユニット７から
の制御信号によってサーボドライバー５をして上記サー
ボモータ３の回転数を増減調整せしめることによりその
供給量が調整されるようになっている。尚、このサーボ
モータ３は、被供給物の瞬間供給量を予じめ設定した目
標値（設定値）に維持すべく上記コントロールユニット
７によりフィードバック制御される。

【００１７】ところで、このような連続定量供給装置Ｚ
においては、供給作業自体は自動運転により行なわれる
訳であるが、作業の確実性を期する意味において常時作
業者が現在のホッパー１内残量及び現在の瞬間供給量を
確認できることが必要であること、さらに制御精度の維
持という観点からして供給量のフィードバック制御にお
いて目標値（設定供給量）を変更した場合の制御応答性
が確保されることが必要であることは既述の通りである
。また、前者の各値についてはそのバラツキができるだけ
ないことが要求されるが、これを従来のように作業者が
勘によって調整したのでは制御状態の良否に主観的要素
が介入し表示の平滑化あるいは安定化が十分に担保され
ないこと、及び後者の場合にあっては制御定数を一定値
に固定したのでは目標値の変更時あるいは被供給物の種
類の変更時等における応答性が良好に維持できないとい
うおそれのあることも既述の通りである。

【００１８】そこで、この実施例においては、本願各発
明を適用して、上記各調整項目をファジィ推論によりそ
れぞれ処理することにより、上述の如き各問題の解決を
図るようにしている。即ち、この実施例においては、図
３のように、コントロールユニット７にファジィコント
ローラ７を並設し、該ファジィコントローラ７における
推論に基づいて上記各表示の基礎となる演算系の制御、
及びフィードバック制御定数の調整を行うようにしてい
る。以下、これら各制御をそれぞれ個別に説明する。

【００１９】先ず第１に、ホッパー１内に残った被供給
物１０の重量値（既供給量の総量）の平滑化のための制
御であるが、その基本思想は、次の通りである。即ち、
図１に示すように、順次ロードセル４から送りまれる測
定値データを、ｎ回分を一まとめとし、下記（１式）に
よりその分散値Ｖを求めることにより測定値のバラツキ
状態を定量的に把握する。

【００２０】Ｖ＝｛Σ（ｘｉ−ｘ）２｝／ｎ　　　　　　・・・・（
１式）尚、ここで、Ｖは分散値、ｘｉは測定値、ｘは平
均値、ｎは計量回数（データの個数）をそれぞれ示して
いる。

【００２１】そして、この分散値Ｖをファジィ入力とし
、現在の計量回数（計量回数）ｎが適当かどうか（即ち
、バラツキの多少）を推論し、最適な計量回数Ｎを出力
し、次回の演算時には上記計量回数ｎを今回出力された
回数計量Ｎに置換する（ｎ　←　Ｎ）。このような制御
を順次繰り返すことによって、常にバラツキの少ない重
量値（即ち、被供給物１０の実際の減少状態に対応した
滑らかな重量値の減少）を実現するものである。

【００２２】具体的には、図２の左側部分に示すように
ファジィ入力とメンバーシップ関数とをそれぞれ設定す
る。ここで、ラベルＺＲは「０に近い」、ラベルＳは「
小さい」、ラベルＭは「中ぐらい」、ラベルＬは「大き
い」ことをそれぞれ表す。

【００２３】また、この場合のルールは、ＩＦ　　“Ｖ
＝ＺＲ”　　ＴＨＥＮ　　“Ｎ＝ＺＲ”　　・・・（ル
ール１）ＩＦ　　“Ｖ＝Ｓ”　　　　ＴＨＥＮ　　“Ｎ
＝Ｓ”　　　　・・・（ルール２）ＩＦ　　“Ｖ＝Ｍ”
　　　　ＴＨＥＮ　　“Ｎ＝Ｍ”　　　　・・・（ルー
ル３）ＩＦ　　“Ｖ＝Ｌ”　　　　ＴＨＥＮ　　“Ｎ＝
Ｌ”　　　　・・・（ルール４）としている。例えば、ルール２は、分散値Ｖが小さい時
には、現行の計量回数ｎを少し増加させて計量回数Ｎと
することを意味し、ルール４は分散値Ｖが大きい時には
、現行の計量回数ｎを大きく増加させて計量回数Ｎとす
ることを意味する。

【００２４】従って、このファジィ推論によれば、例え
ば現在の分散値Ｖが１２である場合には、これをＭＡＸ
ーＭＩＮ法で推論すると、図２の右側に示すような論理
結果が得られ、これを重心法により非ファジィ化すると
、計量回数Ｎ＝１１が得られる。このファジィコントロ
ーラから出力される計量回数Ｎを次回の演算時の計量回
数ｎとして更新する。このように、重量値の演算基準と
なる計量回数ｎをファジィ推論によって順次更新するこ
とにより、バラツキの少ない重量測定が可能となるもの
である。

【００２５】尚、分散値の演算については、所定の計量
回数ｎ毎に（ｎ個の測定値群毎に）分散値の演算をし、
これを順次繰り返して行うが、この場合、前回の演算に
使用した測定値を全て除して新たにｎ回分の測定値を取
り込んで演算をし直すのではなく、例えば前回の演算に
使用した各測定値のうちの最初の一つの測定値のみを除
するとともに次回の最初の測定値（即ち、ｎ＋１回目の
測定値）を加えてｎ個の測定値群を確保し、この新たな
測定値群に基づいて次回の分散値演算を行うという手法
をとる。

【００２６】第２の制御としては、瞬間供給量の安定化
のための制御であるが、このこの瞬間供給量は、単位時
間の間の被供給物の重量変化（即ち、重量変化率）で規
定されるものであるが、その演算の基礎となる重量値は
上記第１の制御によって得られる。従って、所定計量回
数（ｎ）毎に演算される重量値に大きなバラツキがあっ
た場合には当然瞬間供給量にもバラツキを生じることと
なる。このため、この順次演算される瞬間供給量の分散
値をファジィ入力として上記第１の制御と同様のファジ
ィ推論方式によって瞬間供給量の演算間隔を推論し、バ
ラツキのない安定した瞬間供給量表示と制御を行おうと
するものである。このため、上述のようにファジィ入力
が異なるのみで、第１の制御と同様のメンバーシップ関
数及びルールを採用することができるものであり、ここ
ではファジィ関数等については上記第１の制御の説明を
援用することとして省略する。

【００２７】第３の制御としては、供給量のフィードバ
ック制御状態における制御定数のファジィ推論による変
更制御であるが、この制御は通常の供給作業中連続的に
行うというものではなく（換言すれば、供給制御の一環
として行うものではなく）、あくまでもフィードバック
制御の制御応答性の試験として一時的に行うものである
。即ち、例えばフィードバック制御による被供給物の供
給制御が行なわれている場合において、現行の目標値を
一時的に高目に変更設定してその場合の供給量の変化状
態から応答性を推論し、該応答性を適正状態になし得る
ような制御定数（積分定数）を出力し、現行の制御定数
をこれに変更設定するものである。

【００２８】具体的には、図５に示すように、現行の第
１目標値に基づいて供給量がフィードバック制御されて
いる状態において、目標値変更のためのスイッチを投入
して第１目標値から第２目標値に変更した場合、供給量
は曲線Ｌで示すように、目標値変更後、所定時間Ｔで立
ち上がった後、該第２目標値付近でハンチングしながら
次第に第２目標値に収束して行く。従って、目標値の変
更設定時のフィードバック制御の応答性の良否を判断す
るためには上記立ち上がり時間Ｔとハンチング時の最大
偏差△Ｑを勘案して考察することが必要となる。

【００２９】そこで、この実施例においては、図４に示
すように、上記立ち上がり時間Ｔと最大偏差△Ｑとをフ
ァジィ入力としてファジィ推論により制御定数Ｉを算出
するようにしている。即ち、図６の左側部分及び図７の
左側部分にそれぞれ示すように、立ち上がり時間Ｔと最
大偏差△Ｑをそれぞれファジィ入力としてそれぞれメン
バーシップ関数を設定している。

【００３０】ここで、図６のラベルＳは「短い」、ラベ
ルＭは「最適」、ラベルＬは「長い」ことを表す。また
、図７のラベルＺＥは「最適」、ラベルＮＢは「非常に
少ない」、ラベルＮＳは「少ない」、ラベルＰＳは「多
い」、ラベルＰＢは「非常に多い」をそれぞれ表す。

【００３１】一方、立ち上がり時間に基づく推論のルー
ルは、ＩＦ　　“Ｔ＝Ｓ”　　　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝Ｓ”　
　　　　　・・・（ルール１）ＩＦ　　“Ｔ＝Ｍ”　　
　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝Ｍ”　　　　　　・・・（ルー
ル２）ＩＦ　　“Ｔ＝Ｌ”　　　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝
Ｌ”　　　　　　・・・（ルール３）としている。

【００３２】また、最大偏差△Ｑに基づく推論のルール
は、ＩＦ　　“△Ｑ＝ＮＢ”　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝ＰＢ”
　　・・・（ルール４）ＩＦ　　“△Ｑ＝ＮＳ”　　Ｔ
ＨＥＮ　　“Ｉ＝ＰＳ”　　・・・（ルール５）ＩＦ　
　“△Ｑ＝ＺＥ”　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝ＺＥ”　　・
・・（ルール６）ＩＦ　　“△Ｑ＝ＰＳ”　　ＴＨＥＮ
　　“Ｉ＝ＮＳ”　　・・・（ルール７）ＩＦ　　“△
Ｑ＝ＰＢ”　　ＴＨＥＮ　　“Ｉ＝ＮＢ”　　・・・（
ルール８）としている。

【００３３】従って、例えば立ち上がり時間Ｔ＝Ｔ１の
場合には図６の右側部分に示す論理結果が得られ、また
最大偏差△Ｑ＝△Ｑ１の場合には図７の右側部分に示す
論理結果が得られる。この両者を重心法によって非ファ
ジィ化することにより、図８に示すように制御定数Ｉａ
が算出される。

【００３４】このような制御定数の変更操作を所定期間
毎にあるいは被供給物の種類の変更毎に行うことにより
、常に最適な制御応答性が得られ、結果的に高水準の制
御精度が維持されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１記載の発明にかかる連続定量供
給装置の制御ブロック図である。

【図２】本願の請求項１記載の発明にかかる連続定量供
給装置におけるファジィ推論説明図である。

【図３】本願発明の実施例にかかる連続定量供給装置の
システム図である。

【図４】本願の請求項３記載の発明にかかる連続定量供
給装置の制御ブロック図である。

【図５】本願の請求項３記載の発明にかかる連続定量供
給装置における制御思想の説明図である。

【図６】立ち上がり時間をファジィ入力とした場合にお
けるファジィ推論説明図である。

【図７】最大偏差をファジィ入力とした場合におけるフ
ァジィ推論説明図である。

【図８】推論結果の説明図である。

【符号の説明】

１はホッパー、２は供給手段、３はサーボモータ、４は
ロードセル、７はコントロールユニット、１０は被供給
物である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ホッパー内に貯溜された被供給物を連
続的に定量づつ供給するとともに、上記ホッパー内の被
供給物の重量値を演算して表示するようにした連続定量
供給装置であって、所定サンプリング回数における重量
値の分散値をファジィ入力値とし、ファジィ推論により
上記重量値のバラツキが設定範囲内となるように上記所
定計量回数を出力するようにしたことを特徴とする連続
定量供給装置。
【請求項２】　　ホッパー内に貯溜された被供給物を連
続的に定量づつ供給するとともに、上記被供給物の瞬間
供給量を演算して所定時間毎に得るようにした連続定量
供給装置であって、所定検出回数における各供給量の分
散値をファジィ入力値とし、ファジィ推論により上記値
のバラツキが設定範囲内となるように上記演算間隔を出
力するようにしたことを特徴とする連続定量供給装置。
【請求項３】　　ホッパー内に貯溜された被供給物を供
給手段により連続的に定量づつ供給するとともに、時間
当たりの供給量を常時一定の目標値に維持すべく上記供
給手段のフィードバック制御を行うようにした連続定量
供給装置であって、上記目標値を一時的に変更設定する
変更設定手段を備えるとともに、上記変更設定手段によ
り目標値を変更した場合における供給量の変更後の目標
値側への移行時間と移行後における供給量の最大偏差と
をファジィ入力値とし、ファジィ推論により制御応答性
が設定範囲内となるように上記フィードバック制御の制
御定数を出力するようにしたことを特徴とする連続定量
供給装置。