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0簡(jiǎn)介。
配料控制器作為自動(dòng)配料控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中。配料生產(chǎn)開(kāi)始后，打開(kāi)進(jìn)入料倉(cāng)的閥門(mén)，安裝在計(jì)量斗上的稱(chēng)重傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并發(fā)送給配料控制器，通過(guò)計(jì)算得到當(dāng)前重量值；當(dāng)稱(chēng)量值接近配方中物料的設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)，空氣中的飛散物料全部落入計(jì)量料斗后，開(kāi)始第二種物料的配料，以此類(lèi)推，完成配方中所有物料的稱(chēng)量控制。針對(duì)現(xiàn)有配料控制器存在的飛料控制不準(zhǔn)確、測(cè)量精度低的問(wèn)題，采用迭代學(xué)習(xí)控制算法，選用24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了一種新型配料控制器，取得了理想的配料精度。
1采用迭代學(xué)習(xí)控制算法提高配料精度。
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程表明，配料控制過(guò)程重復(fù)性強(qiáng)，受多種因素(如物料性質(zhì)、給料沖擊、給料器振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等)影響。[2])，因此很難建立精確的配料控制過(guò)程數(shù)學(xué)模型。迭代學(xué)習(xí)控制算法不依賴(lài)于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，能夠有效控制具有重復(fù)運(yùn)動(dòng)的非線(xiàn)性被控對(duì)象。該算法簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，適用于配料過(guò)程的控制。
進(jìn)料門(mén)在t形開(kāi)啟時(shí)打開(kāi)，在t形關(guān)閉時(shí)關(guān)閉。開(kāi)門(mén)后，物料在t0落入計(jì)量斗，關(guān)門(mén)后，所有飛散物料在t1落入計(jì)量斗。根據(jù)迭代學(xué)習(xí)控制的思想，在每個(gè)配料過(guò)程中，都要在時(shí)間間隔[t0，t1]內(nèi)給出期望軌跡yd(t)，然后求出輸入控制量u(t)，使實(shí)際配料重量在此控制下接近[t0，t1]內(nèi)的yd(t)。本文采用P型迭代學(xué)習(xí)控制算法，選取關(guān)閉提前量U作為控制量，控制量的初始值u1一般為公式設(shè)定值K的25%..在第一項(xiàng)研究中，當(dāng)計(jì)量料斗中的實(shí)際配料值達(dá)到W1=k-u1時(shí)，料倉(cāng)的進(jìn)料門(mén)關(guān)閉，實(shí)際配料值與給定的預(yù)期軌跡之間存在誤差e1=k-W1。設(shè)置一個(gè)新的控制量u2=u1+kpe1，其中kp為p型迭代學(xué)習(xí)控制算法的迭代學(xué)習(xí)因子。經(jīng)過(guò)足夠的學(xué)習(xí)，實(shí)際產(chǎn)量可以接近預(yù)期產(chǎn)量，配料精度可以達(dá)到相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4]。
利用MATLAB對(duì)配料過(guò)程進(jìn)行仿真，公式設(shè)定值k=800kg，合閘提前量u1=200kg，迭代學(xué)習(xí)因子kp分別為0.2、0.5、0.8、1.5?？梢钥闯?，當(dāng)?shù)鷮W(xué)習(xí)因子kp較小時(shí)，控制量u平穩(wěn)緩慢地逼近理想范圍，但學(xué)習(xí)次數(shù)較多。當(dāng)kp較大時(shí)，u可以很快接近理想范圍，但波動(dòng)較大，很難收斂到理想值。基于偏差調(diào)整p型迭代學(xué)習(xí)控制算法。kp可以減少誤差，加快響應(yīng)速度，但是kp受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，不能任意增加。為了保證系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度和良好的穩(wěn)定性，當(dāng)控制量u遠(yuǎn)離理想控制范圍時(shí)，可以采用較大的迭代學(xué)習(xí)因子kp，使u更快地逼近理想控制范圍；然后，用一個(gè)較小的kp使u平滑地收斂到一個(gè)較好的值[5]。通過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)，選擇迭代學(xué)習(xí)因子kp滿(mǎn)足公式(1)，可以獲得理想的配料控制效果。
經(jīng)過(guò)15次迭代，最終配料結(jié)果可以平滑收斂到公式設(shè)定值。
配料控制器的硬件設(shè)計(jì)。
配料控制器硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，其中CPU采用單片機(jī)ADμC845和8052內(nèi)核，內(nèi)部集成10路24位高精度AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含62KFlash/E2程序內(nèi)存、4KFlash/E2數(shù)據(jù)內(nèi)存和2304字節(jié)數(shù)據(jù)ram。此外，ADμC845的串口還具有下載程序的功能，非常適合體積小、功耗低的儀器應(yīng)用。
3.配料控制器的軟件設(shè)計(jì)。
配料控制器軟件采用前后臺(tái)編程方式。后臺(tái)一直在無(wú)休止的輪詢(xún)，前臺(tái)在等中斷。一旦中斷發(fā)生，它就跳出后臺(tái)輪詢(xún)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。處理完中斷后，它返回后臺(tái)進(jìn)行輪詢(xún)。
配料控制器的工作狀態(tài)分為正常稱(chēng)重狀態(tài)和配料狀態(tài)。前者稱(chēng)量并顯示當(dāng)前物料重量；后者根據(jù)配方設(shè)定點(diǎn)順序自動(dòng)完成多達(dá)4種物料的配料。配料控制器由單機(jī)和在線(xiàn)兩套控制模式組成。單機(jī)控制時(shí)，用戶(hù)使用按鈕和生產(chǎn)啟動(dòng)按鈕進(jìn)行控制；在線(xiàn)控制中，按鍵控制功能由上位機(jī)通過(guò)串口屏蔽控制。同時(shí)，控制器可以將當(dāng)前的稱(chēng)重值傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
4結(jié)論。
(1)以ADμC845為CPU設(shè)計(jì)的智能配料控制器具有體積小、精度高、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本低、開(kāi)發(fā)周期短的優(yōu)點(diǎn)，軟件可兩次升級(jí)，無(wú)需修改硬件。
(2)配料控制器功能齊全，集稱(chēng)重顯示和配料控制雙重功能于一體。系統(tǒng)參數(shù)具有掉電保護(hù)功能，可通過(guò)串口與上位機(jī)在線(xiàn)使用。
(3)樣機(jī)調(diào)試表明，該配料控制器線(xiàn)性度好，可靠性高，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有應(yīng)用價(jià)值。

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