JPH0518368B2

JPH0518368B2 -

Info

Publication number: JPH0518368B2
Application number: JP23198385A
Authority: JP
Inventors: Toshuki Hirata; Kazuo Sakagami; Motoji Kando
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1993-03-11
Also published as: JPS6290514A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、単位時間当たりの流量を一定に保
つて物品を供給する定量供給装置に関する。

＜従来技術＞従来、上記の定量供給装置には、粉体や粒体等
の物品を収容している貯槽と、この貯槽から物品
を切り出す切り出し装置と、貯槽から現実に切り
出された積算重量Ｗを検出する検出部と、予め定
めた単位時間当りの流量Sv、比例定数Ｐ、積分
定数Ｉ及び検出部からの積算重量Ｗに基いて制御
信号Mvを生成する制御部と、この制御信号に基
いて切り出し装置の駆動部に駆動信号を供給する
切り出し装置制御部とを備えるものが周知であ
る。

この定量供給装置は、現実の単位時間当りの流
量Wvが常に一定値Svとなるように貯槽から物品
を切り出すもので、そのため制御部が発生する制
御信号Mvは、 Mv＝100／Ｐ・Sv＋Ｋ／ＩＥ ………(1) によつて算出している。ただし、Ｅは予め定めた
単位時間当たりの流量Svと稼動時間Ｔとを乗算
して得られる基準積算重量量SWと現実の積算重
量Ｗとの偏差である。(1)式によつて現実の単位時
間当りの流量量ｖを一定値Svに制御できること
について説明する。今、単位時間当りの現実の流
量Wvは、制御信号Mvに流量係数K_Fをを乗算し
たものとすると、流量Wvは、 Wv＝K_F・Mv ＝（K_F100/P）・Sv＋（K_F・K/I）・Ｅ …(2) となる。ただし、K_Fは切り出し装置によつて定
まる値である。(2)式において、（K_F・K/I）・Ｅを
無視すると、 Wv＝（K_F100/P）・Sv ……(3) となる。従つて、ＰはＰ＝（K_F・100/Wv）・Sv ……(4) となる。SvとWvとを等しくしようとするのであ
るから、ＰをＰ＝K_F・100 ………(5) に設定すればよい。しかし、Ｐを正確に(5)式を満
たすように設定することは仲々困難である。それ
は切り出し装置の多くが制御信号に対応するのが
容積流量であるので、物品のかさ密度の変動ある
いは駆動部の安定性、その他外乱要素によりSv
が一定であつても、Wvが安定しないからであ
る。そこで、SwとＷとの偏差Ｅを検出し、Ｅの
増減に対応してMvを補正しているのが(1)式であ
る。Sv＞Ｗなら、Ｅ＞０であるので、Wvを大き
くする方向に作用し、SW＜Ｗなら、逆に作用す
る。このようにＥを打ち消す方向にフイードバツ
クをかけて、外乱が発生しても、Svに追従する
ようにしている。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかし、Ｐ、Ｉは、試運転しながら作業員が最
適値になるように調節しなければならず、その調
節には多大な時間と経験とを有するという問題点
があつた。すなわち、上記の説明では簡略化のた
め、WvはMvに比例するとしたが、現実には比
例するとは限らず、Ｐの調節には多大の経験と時
間を有する。また、(1)式から明らかなように、
Ｋ／Ｉはフイードバツク量を調節するもので、これ
を大きく設定しておくと、修正動作は早くなる
が、補正しすぎて逆の補正をかけねばならないよ
うになり、いわゆる発振状態になりやすいし、
Ｋ／Ｉを小さくすると、修正動作が遅くなる。従つ
て、Ｉの調節にも多大の経験と時間とを有する。
さらに、当初にＰ、Ｉを最適にば調節できたとし
ても、例えば物品の見掛比重が変化した場合、制
御信号Mv中に占めるＫ・E/Iの割合が増加する。
その結果、制御信号MvにおけるＫ・E/Iと100・
Ｓｖ／Ｐとのバランスがくずれ、制御部が飽和する
可能性が多くなる。このような場合、ＰやＩを再
調節しなければならない。しかし、常に制御状態
を作業員が監視することは不可能で、常に最適な
制御状態を保つことができないという問題点があ
つた。

この発明は、試運転時および稼働時のいずれの
場合にも、最適なＰおよびＩを自動的に得て、単
位時間当りの流量を設定流量に維持することを目
的とする。

＜問題点を解決するための手段＞上記の問題点を解決するため、この発明は、第
１図に示すように、内部に物品を収容している貯
槽２と、この貯槽２から物品を切り出す切り出し
装置４と、実際に切り出された積算重量を検出す
る検出部６と、検出部６から得た実際に切り出さ
れた積算重量と、予め設定した単位時間当りの流
量と、比例定数と、積分定数とに基づいて貯槽２
からの単位時間当りの流量が予め設定した単位時
間当りの流量に等しくなるように、切り出し装置
４の駆動部４ａを制御する制御部８とを有する。

さらに、この発明は、設定した単位時間当りの
切り出し量に基づいて得た基準積算切り出し量
と、検出部６から得た現実の積算切り出し量との
偏差を算出する偏差算出手段１０を有する。この
偏差は比例定数補正手段１２と積分定数補正手段
１４とに供給される。比例定数補正手段１２は、
供給された偏差が第１の許容範囲内になるように
比例定数を補正し、積分定数補正手段１４は、供
給された偏差が第２の許容範囲内になるように積
分定数を補正する。

＜作用＞この発明によれば、試運転時や稼動時に、偏差
補正手段１０、比例定数補正手段１２及び積分定
数補正手段１４を動作させることによつて、最適
な比例定数及び積分定数に補正することができ
る。

＜実施例＞この実施例は、第２図に示すように貯槽２２、
切り出し装置２４、その駆動部２４ａ、検出部２
６を具備する。れらは第１図に示したものと同様
であるので詳細な説明は省略する。検出部２６か
らのアナログ積算信号はA/D変換器２８でデイ
ジタル積算信号Ｗに変換されて、マイクロコンピ
ユータ３０に入力される。マイクロコンピユータ
３０は、このデイジタル積算信号Ｗと単位時間当
りの流量Svとに基づいて演算を行ない、制御信
号ａを制御部３２に供給する。制御部３２は、切
り出し装置２４の駆動部２４ａを制御信号ａに基
づいて制御する。

単位時間当りの現実の流量Wvを、設定した単
位時間当りの流量Svとするために、マイクロコ
ンピユータ３０が行なう制御を第５図を参照しな
がら説明する。まず、稼動開始時から単位時間が
経過するごとに単位時間当りの流量Svを累積し
て得た基準積算重量Swから稼動開始時から現在
までの積算重量Ｗを減算して、偏差Ｅを得る（ス
テツプ１００）。次に、上述した(1)式に基づいて
制御データMvを得る（ステツプ１０２）。そし
て、制御データMvの逆関数f^-1（Mv）を求めて、
制御部３２に供給する（ステツプ１０４）。この
ように逆関数とするのは次の理由による。制御部
３２に制御データMvを与えたとき、Wvは第６
図に実線で示すようにMvに比例せずにMvの関
数となる。すなわち、 Wv＝K_F・ｆ（Mv）となる。これでは、後述するＰやＩの補正がしに
くいので、制御部３２に制御信号を供給すると、
同図に一点鎖線で示すようにWvがMvに比例す
るようにするため、Mvの逆関数f^-1（Mv）を得て
いるのである。なお、逆関数f^-1（Mv）は、後述
するように始運転時に求めた逆関数テーブルを用
いて行なう。

次に第３図を参照しながら、始運転時における
逆関数テーブルの作成、Ｐ、Ｉの決定について説
明する。これらは、第５図にフローチヤートで示
した制御に割込んだ形で行なわれる。まず、を
実質的に無限大とする、すなわちマイクロコンピ
ユータ３０で与えられうる最大のとする。（ス
テツプ１０８）。そして、Mvをステツプ１０２
の計算に基づかず０からマイクロコンピユータ３
０で与えられうる最大値まで徐々に変更し、これ
に対するWvを測定し、逆テーブルを作成する
（ステツプ１１０）。この逆テーブルに基いてステ
ツプ１０４において逆関数が設定される。そし
て、Wv_MAX/Mv_MAXによつてK_Fを求め、K_F・100
でＰを求める（ステツプ１１２）。上述したよう
に逆関数を用いているので、MvにWvは比例し
ており、従来の項で説明したのと同様になる。そ
こで、従来のものと同様にしてＰを求めている。
次に、第５図に示したフローチヤートによつて
Wvの制御を行なう。ただし、は実質的に無限
大としてあるので、ステツプ１０２の式は、Mv
＝100・Sv/Pとなる。

そして、ｉレジスタを１とし（ステツプ１１
４）、Eiを読み込み（ステツプ１１６）、ｉレジス
タが予め定めたｎであるか判断する（ステツプ１
１８）。NOであると、ｉレジスタを１つ歩進さ
せ（ステツプ１２０）、ステツプ１１６に戻る。
以下、、ｉレジスタがｎになるまでステツプ１１
６，１１８，１２０を繰り返す。これによつて合
計ｎ個の偏差Ｅが得られる。なお、ｉレジスタの
歩進はクロツクパルスのカウントによつて行なう
ので、ｎを適当に設定することによつて適当な設
定時間における各偏差を得られる。ｎ個の偏差が
得られると、これら偏差の平均値Emを算出する
（ステツプ１２２）。そして、この平均値Emの絶
対値が許容値ε₁より小さいか判断する（ステツプ
１２４）。この許容値ε₁は、０に近い値である。
すなわち、偏差が０であれば、WvとSvとが等し
いはずであるから、０に近い値にε1は選択してあ
る。このステツプ１２４での判断がYESであれ
ば、そのときのＰを記憶する（ステツプ１２５）。
NOであれば、Emが正であるか判断し（ステツ
プ１２６）、YESであればSWがＷより大きいの
で、Ｐを所定量△Ｐだけ小さくする（ステツプ１
２８）。これによつて、Mvが大きくなり供給量
が増加する。逆にNOであれば、SWがＷより小
さいので、Ｐを△Ｐだけ大きくする（ステツプ１
３０）。これによつて、Mvが小くなり供給量が
減少する。そして、演算時間がオーバしているか
判断する（ステツプ１３２）。NOであれば、ス
テツプ１１４に戻り、以下、上述したように偏差
の平均を求め、その平均の絶対値がε₁より小さけ
れば、それを記憶し、大きければ、平均の正負に
応じてＰを増加または減少させて、ステツプ１１
６に戻る。このようにして、最適のＰを求める。
もし、演算時間内に最適のＰが求まらなければ、
これ以上、上述したような処理を行なつても最適
のＰが得られる可能性は非常に少ない。そこで、
演算時間がオーバする直前のＰを最適値として使
用する。

次に、実質的に無限大としたを所定量△だ
け小さくする（ステツプ１３４）。そして、所定
時間△ｔの間における各偏差Ｅを読み込み、これ
ら各偏差のうちEmaxとEminとを検出する（ス
テツプ１３６）。各偏差の読み込みは、ステツプ
１１４，１１６，１１８，１２０と同様に行なわ
れ、EmaxとEminとの検出は公知の技術によつ
てなされる。次にこれら読み込んだＥが振動的で
あるか判断する（ステツプ１３８）。この判断は
例えば各偏差Ｅが全て正であるか、逆に全て負で
あるかの検出を行なうことによつてできる。この
判断がNOであると、またが大きすぎることに
なるので、ステツプ１３４に戻り、をさらに小
さくし、以下、Ｅが振動的になるまで、ステツプ
１３４，１３６，１３８を繰返す。ステツプ１３
８の判断がYESになると、EmaxからEminを減
算し、振幅AEを求める（ステツプ１４０）。そし
て、この振幅AEが予め定めた振幅値ε2より大き
いかどうか判断する（ステツプ１４２）。最初に
振動的であると判断された時点では、その振幅は
小さいので、この判断はNOであり、ステツプ１
３４に戻り、を小さくしていく。ステツプ１３
４，１３６，１３８，１４０，１４２を繰り返し
ていくうちに、振幅は大きくなつていき、やがて
ステツプ１４２の判断はYESとなる。すると、
そのときのを△だけ大きくし、これを記憶す
る（ステツプ１４４）。すなわち予め定めた許容
振幅値ε2を超える直前のを記憶する。これは、
次の理由による。を小さくするほど、ループゲ
インが大きくなるので、制御の応答性が大きくな
る反面、発振を起す可能性がでてくる。従つて、
発振を起こさない範囲で最大のを最適値として
いる。

次に第４図を参照しながら、稼動中における
Ｐ、の補正について説明する。これらも第５図
に示した制御に割り込んだ形で行なわれる。ま
ず、自動的におよびＰについて補正するように
指令が与えられているか判断する（ステツプ１４
６）。この判断がNOであれば、補正指令が与え
られているか判断する（ステツプ１４８）。この
判がNOであれば、ステツプ１４６に戻る。ステ
ツプ１４６またはステツプ１４８での判断が
YESであると、Ｅの絶対値がεより大きいか判
断する（ステツプ１５０）。ここで、Ｅは以下で
Ｐを補正するに際し、現在のＰを徐々に補正する
か、現在のＰを最適のＰに近いと予測される値に
変更してから補正するかの境界値である。このよ
うな判断をするのはＰを補正するのに要する時間
を短縮するためである。ステツプ１５０での判断
がYESであると、すなわち現在のＰを最適のＰ
に近いと予測される値に変更する必要があると判
断すると、Ｐ＝Ｐ・Wv／（K_F・Mv）の演算を
行なつてＰを最適のＰに近いと予測される値に変
更する（ステツプ１５２）。この演算によつてＰ
を最適のＰに近いと予測される値に変更できるの
は次の理由による。現在のＰが最適のＰから大き
くずれる原因としては、例えば貯槽２２内の物
品、例えば粉体のかさ密度が変動したり、効率が
変化したりした結果、流量係数K_FがK_F・αに移
り、おちついていることが多い。このときの流量
W_vは、 Wv＝αK_F・Mv ……(6) であり、M_v内におけるの影響を無視すると、
流量Wvは、 Wv＝αK_F・100Sv/P ……(7) である。流量WvをSvに等しくするためには、(7)
式から判るようにＰをα倍する必要がある。αは
(6)式より α＝Wv／（K_F・Mv） ……(8) で求められる。よつて、Ｐ＝Ｐ・Wv／（K_F・Mv） ……(9) の演算によつて最適値に近いＰが得られる。な
お、ステツプ１５２では、ステツプ１５０の判断
がYESになつた直後のWv、Mvを用いて演算を
行なつているが、複数個のWv，Mvを検出し、
それらの平均値，を用いて演算してもよ
い。

ステツプ１５２に続いて、あるいはステツプ１
５０での判断がNOであつたとき、ｎ個の偏差
を求め、その平均値を算出する（ステツプ１５
４）。この平均値の算出技術は、第３図のステ
ツプ１１６，１１８，１２０，１２２と同一であ
る。そして、第３図に示したステツプ１２４，１
２６，１２８，１３０，１３２と同様なステツプ
１５６，１５８，１６０，１６２，１６４によつ
てＰの修正を行なう。

そして、△ｔ時間における各偏差Ｅを取り込
み、Emax，Eminを検出し（ステツプ１６６）、
これら偏差が振動的であるか判断する（ステツプ
１６８）。この判断がYESであれば、ループゲイ
ンを小さくする必要があるので、を△Ｉだけ大
きくし（ステツプ１７０）、振幅AEを求め（ステ
ツプ１７２）、この振幅値AEが許容値ε₂より小さ
いか判断する（ステツプ１７４）。この判断が
NOであれば、まだを大きくする必要があるの
で、修正時間がオーバしていないか判断し（ステ
ツプ１７６）、この判断がNOであれば、ステツ
プ１６６に戻り、以下同様に動作し、最適のを
得る。もしステツプ１６８での判断がNOであれ
ば、ループゲインを大きくする必要があるので、
を△だけ小さくし（ステツプ１７８）、振幅
AEを求め（ステツプ１８０）、AEが許容値ε₂よ
り小さいか判断する（ステツプ１８２）。この判
断がNOであれば、ステツプ１７６を経て、ステ
ツプ１６６に戻り、以下同様に動作し、最適の
を得る。ステツプ１７４または１８２の判断が
YESであるとき、またはステツプ１７６の判断
がYESであるとき、自動補正であるか判断し
（ステツプ１７８）、YESであれば、ステツプ１
５０に戻り、NOであれば動作を中止する。な
お、ステツプ１６４または１７６での判断が
YESになると、予め定めた修正時間内に最適Ｐ、
を決定できなかつたことになるので、修正時間
がオーバになる直前のＰ、を以後使用する。

上記の実施例では、逆関数テーブルは試運転時
に作成したが、切り出し装置の形式や回転数によ
つて始めから特性が判つている場合には事前に逆
関数テーブルを作成してプリセツトしておいても
よい。また切り出し装置を貯槽２２内に収容する
物品に応じて取り換える場合、多数の切り出し装
置について事前に逆関数テーブルを作成してお
き、切り出し装置を取換えた際に、その切り出し
装置に対応する逆関数テーブルを読み出して使用
すればよい。

＜効果＞以上述べたように、この発明によれば、試運転
時または稼動中に最適なＰ、を自動的に選択で
きるので、作業員が時間や経験を駆使してＰ、
を調節する必要がない。また、切り出し装置の制
御部が飽和したりすることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による定量供給装置の構成
図、第２図はこの発明による定量供給装置の１実
施例のブロツク図、第３図は同実施例の流量制御
のプログラムを示すフローチヤート、第４図は同
実施例の始運転時における比例定数と積分定数と
を決定するプログラムを示すフローチヤート、第
５図は同実施例の稼動時の比例定数と積分定数と
を修正するプログラムを示すフローチヤート、第
６図は同実施例のマイクロコピユータの制御信号
と流量との関数を示す図である。２…貯槽、４…切り出し装置、６…検出部、８
…制御部、１０…偏差算出手段、１２…比例定数
補正手段、１４…積分定数補正手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１貯槽から物品を切り出し装置によつて切り出
し、その単位時間当りの流量が一定になるよう
に、予め設定した単位時間当りの流量、比例定
数、積分定数及び検出部によつて検出した現実の
積算切り出し量に基づいて上記切り出し装置を制
御部が制御する定量供給装置において、上記現実
の積算切り出し量と上記設定した単位時間当りの
切り出し量に基づいて得た基準積算切り出し量と
の偏差を算出する偏差算出手段と、上記算出され
た偏差が予め定めた第１の許容範囲内となるよう
に上記比例定数を補正して上記制御部に供給する
比例定数補正手段と、上記算出された偏差が予め
定めた第２の許容範囲内となるように上記積分定
数を補正して上記制御部に供給する積分定数補正
手段とを含む定量供給装置。