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目的解決實(shí)際稱重配料控制系統(tǒng)現(xiàn)有算法不能自動(dòng)適應(yīng)各種不同物料的不足.該方法通過對(duì)現(xiàn)有實(shí)際稱重配料系統(tǒng)的控制過程分析,指出了其不足.結(jié)果給出了一種實(shí)現(xiàn)配料控制喂料提前量自適應(yīng)的山西配料系統(tǒng)模型,并提出了喂料提前量自適應(yīng)算法.結(jié)論實(shí)例驗(yàn)證說明,該算法能夠很好地解決現(xiàn)有系統(tǒng)的不足.
0 引言
在山西自動(dòng)化生產(chǎn)流水線的稱重配料控制系統(tǒng)中,如果物料的波動(dòng)量很大(比如沙石料、水泥等),若沒有很好的控制算法,往往實(shí)際物料重量與理論重量偏差很大而不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求一般設(shè)計(jì)稱重配料控制器的做法是:先啟動(dòng)喂料機(jī)開始喂料,然后在喂料的過程中不斷地檢測(cè)喂料的重量當(dāng)理論用料量和當(dāng)時(shí)的實(shí)際喂料量的差值小于喂料提前量時(shí),關(guān)閉喂料器的喂料閥門,停止喂料,靠慣性和閥門關(guān)閉后的物料流量補(bǔ)足理論料量;若提前量太大,靠點(diǎn)動(dòng)喂料完成筆者以為,物料從儲(chǔ)料倉到稱重控制器的控制方式是控制過程的關(guān)鍵所在.
1 自適應(yīng)配料控制器模型
在每次配料時(shí),如果按前一次配料的喂料提前量關(guān)閉喂料器的喂料閥門,停止喂料后,經(jīng)過一定時(shí)間,若實(shí)際喂料量與理論喂料量的絕對(duì)差值在誤差允許范圍內(nèi)時(shí),喂料提前量是合適的,則不需要修正該值;而如果實(shí)際喂料量與理論喂料量的絕對(duì)差值大于允許誤差范圍時(shí),喂料提前量就要修正,其修正模型如下w=w0+R(x1-x0)+x0y式中w是下一次稱重時(shí)的喂料提前量;w0為本次稱重時(shí)的喂料提前量;x1為使用w0喂料提前量停止喂料后的實(shí)際喂料量;x0為理論料喂料量;R為風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),是利用貝葉斯法則從每次改變喂料提前量的數(shù)據(jù)中獲得的后驗(yàn)概率,從后驗(yàn)概率出發(fā),運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)函數(shù),求出具有最小風(fēng)險(xiǎn)模式的系數(shù)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)是指將屬于yi類樣本X決策為Yj類(記為aj)的風(fēng)險(xiǎn),記為Κ(ajyi).因此,將樣本X決策為Yj類的總風(fēng)險(xiǎn)為210選擇風(fēng)險(xiǎn)R(ajX)最小的作為樣本X的系數(shù),而先驗(yàn)概率P(yi)代表系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的先驗(yàn)知識(shí);條件概率P(XYi)的分布形式可以根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)來估計(jì),而函數(shù)的參數(shù)向量可以從實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)中估計(jì)出(估計(jì)的方法可以是最大似然估計(jì)、貝葉斯估計(jì)等方法).其中R最初使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),隨著實(shí)際配料過程的實(shí)施,具有實(shí)際配料數(shù)據(jù)(實(shí)際配料量x,下料流量y,喂料提前量w,點(diǎn)動(dòng)次數(shù)n等,這些數(shù)據(jù)需要每次保存)后,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為樣本空間利用上式快速計(jì)算得出θ為本次稱重過程中的平均物料流量,由公式θ=(≤wi)n計(jì)算獲得,wi為各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的喂料重yyi=1n量而在下一次配料稱重時(shí),閥門關(guān)閉的喂料重量提前量按w1=w+ky計(jì)算使用(式中k為一個(gè)常量)..
2 實(shí)現(xiàn)方法
在實(shí)際應(yīng)用中,由于每一次配料時(shí)各種物料的配料重量,使用的喂料提前量,實(shí)際配料量,實(shí)際下料流量以及點(diǎn)動(dòng)次數(shù)不完全相同,故在修改提前量時(shí)必須要有以前的各種因素?cái)?shù)據(jù),所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),可以將每次配料的實(shí)際配料量、喂料提前量、下料流量、點(diǎn)動(dòng)次數(shù)等數(shù)據(jù)記錄下來,作為以后修改喂料提前量的原始經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),同時(shí)也作為生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)來源在系統(tǒng)自動(dòng)修改喂料提前量數(shù)據(jù)時(shí),將這些數(shù)據(jù)取出來,作為系統(tǒng)自適應(yīng)算法各種參數(shù)和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)評(píng)估的數(shù)據(jù)來源.
3 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
3.1 不需要提前獲取喂料提前量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
一般應(yīng)用系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段都要得到有關(guān)各種物料的下料流量和喂料提前量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),而這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能得到;但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中,為避免浪費(fèi),一般不允許多次實(shí)驗(yàn)采用喂料提前量自適應(yīng)算法,在設(shè)計(jì)階段不需要這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以在開始時(shí)設(shè)定一個(gè)較大的喂料提前量,系統(tǒng)根據(jù)自己實(shí)際測(cè)定的流量數(shù)據(jù),自動(dòng)修改喂料提前量數(shù)據(jù),從而節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)材料和費(fèi)用.
3.2 喂料提前量收斂速度快
在進(jìn)行喂料提前量修正時(shí),如果算法設(shè)計(jì)不好,在配料系統(tǒng)自動(dòng)修正時(shí),有可能引起喂料提前量數(shù)據(jù)的振蕩,使得喂料提前量時(shí)高時(shí)低,也有可能逐步收斂,但是收斂速度太慢,不利于實(shí)際生產(chǎn)過程的質(zhì)量穩(wěn)定使用喂料提前量自適應(yīng)算法,其收斂速度很快;又由于是單向收斂,不會(huì)造成提前量振蕩或太小,.而使實(shí)際喂料量超過理論值.在提前量太大而喂料不足時(shí),可以控制點(diǎn)動(dòng)以補(bǔ)足喂料一般經(jīng)過兩三次配料過程即可基本消除點(diǎn)動(dòng)喂料過程,得到符合實(shí)際的喂料提前量,縮短了系統(tǒng)的調(diào)試周期.
3.3 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)較小
由于系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)在算法中充分考慮了以前的實(shí)際配料數(shù)據(jù)(實(shí)際配料量、喂料提前量、下料流量、點(diǎn)動(dòng)次數(shù)等),所以在此基礎(chǔ)上建立的稱重配料控制器模型其風(fēng)險(xiǎn)最小.
4 實(shí)際應(yīng)用
砼攪拌樓控制系統(tǒng)的完成,對(duì)整個(gè)山西太原軌枕廠砼攪拌樓生產(chǎn)線的自動(dòng)控制和管理具有重要意義該系統(tǒng)要求在配料時(shí)各物料配料稱重準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、使用方便,操作員在控制室內(nèi)就可以實(shí)施對(duì)生產(chǎn)線全過程的監(jiān)視、操作、控制、系統(tǒng)故障定位及故障應(yīng)急處理等,使生產(chǎn)線按預(yù)先設(shè)定的工藝流程運(yùn)行,盡可能減少人為因素的影響通過增加工業(yè)以太網(wǎng)接口,可以很方便地與廠級(jí)MIS系統(tǒng)掛接.砼攪拌樓的控制過程是一個(gè)由機(jī)械和電器兩部分組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)(如圖1所示),機(jī)械部分包括喂料機(jī)構(gòu)、稱重機(jī)構(gòu)等;電器部分由傳感器套件、重量?jī)x表、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、控制箱、氣動(dòng)系統(tǒng)等組成該系統(tǒng)的稱重配料是關(guān)系其產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素,在研制過程中,對(duì)其主要原材料水泥、沙、碎石、水、減水劑重量要求準(zhǔn)確度較高;而這些物料由于密度、流量的不同,各個(gè)稱重系統(tǒng)的控制方式也不同,造成在整個(gè)系統(tǒng)中對(duì)于不同的物料需要專門設(shè)計(jì)其稱重控制軟件,工作量太大使用上述介紹的喂料提前量自適應(yīng)算法后,各稱重系統(tǒng)的軟件基本相同,減少了設(shè)計(jì)工作量和系統(tǒng)維護(hù)工作量,提高了稱重的精度,增加了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性該系統(tǒng)使用MicrosoftVisualBasic30編制,在1995年投入使用,由于系統(tǒng)先進(jìn),穩(wěn)定可靠,已經(jīng)連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行達(dá)7年以上,使該單位的產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定在高質(zhì)量、高技術(shù)水平上,增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,獲得了極好的經(jīng)濟(jì)效益.
5結(jié)束語
本文介紹的喂料提前量自適應(yīng)算法,對(duì)于自動(dòng)配料,稱重系統(tǒng)中的重量控制,尤其是對(duì)在控制過程中不允許多次點(diǎn)動(dòng)重量控制具有普遍意義,可以廣泛應(yīng)用于水泥、玻璃、化工、冶金、石灰、污水處理等工業(yè)領(lǐng)域.

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