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目的解決實際稱重配料控制系統(tǒng)現(xiàn)有算法不能自動適應各種不同物料的不足.該方法通過對現(xiàn)有實際稱重配料系統(tǒng)的控制過程分析,指出了其不足.結果給出了一種實現(xiàn)配料控制喂料提前量自適應的山西配料系統(tǒng)模型,并提出了喂料提前量自適應算法.結論實例驗證說明,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,如果物料的波動量很大(比如沙石料、水泥等),若沒有很好的控制算法,往往實際物料重量與理論重量偏差很大而不能滿足實際生產(chǎn)需求一般設計稱重配料控制器的做法是:先啟動喂料機開始喂料,然后在喂料的過程中不斷地檢測喂料的重量當理論用料量和當時的實際喂料量的差值小于喂料提前量時,關閉喂料器的喂料閥門,停止喂料,靠慣性和閥門關閉后的物料流量補足理論料量;若提前量太大,靠點動喂料完成筆者以為,物料從儲料倉到稱重控制器的控制方式是控制過程的關鍵所在.

1 自適應配料控制器模型
在每次配料時,如果按前一次配料的喂料提前量關閉喂料器的喂料閥門,停止喂料后,經(jīng)過一定時間,若實際喂料量與理論喂料量的絕對差值在誤差允許范圍內(nèi)時,喂料提前量是合適的,則不需要修正該值;而如果實際喂料量與理論喂料量的絕對差值大于允許誤差范圍時,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是下一次稱重時的喂料提前量;w0為本次稱重時的喂料提前量;x1為使用w0喂料提前量停止喂料后的實際喂料量;x0為理論料喂料量;R為風險系數(shù),是利用貝葉斯法則從每次改變喂料提前量的數(shù)據(jù)中獲得的后驗概率,從后驗概率出發(fā),運用風險函數(shù),求出具有最小風險模式的系數(shù)風險函數(shù)是指將屬于yi類樣本X決策為Yj類(記為aj)的風險,記為Κ(ajyi).因此,將樣本X決策為Yj類的總風險為210選擇風險R(ajX)最小的作為樣本X的系數(shù),而先驗概率P(yi)代表系統(tǒng)對任務的先驗知識;條件概率P(XYi)的分布形式可以根據(jù)先驗知識來估計,而函數(shù)的參數(shù)向量可以從實際測試的數(shù)據(jù)中估計出(估計的方法可以是最大似然估計、貝葉斯估計等方法).其中R最初使用經(jīng)驗數(shù)據(jù),隨著實際配料過程的實施,具有實際配料數(shù)據(jù)(實際配料量x,下料流量y,喂料提前量w,點動次數(shù)n等,這些數(shù)據(jù)需要每次保存)后,實測數(shù)據(jù)作為樣本空間利用上式快速計算得出θ為本次稱重過程中的平均物料流量,由公式θ=(≤wi)n計算獲得,wi為各個時間段內(nèi)的喂料重yyi=1n量而在下一次配料稱重時,閥門關閉的喂料重量提前量按w1=w+ky計算使用(式中k為一個常量)..

2 實現(xiàn)方法
在實際應用中,由于每一次配料時各種物料的配料重量,使用的喂料提前量,實際配料量,實際下料流量以及點動次數(shù)不完全相同,故在修改提前量時必須要有以前的各種因素數(shù)據(jù),所以在設計系統(tǒng)時,可以將每次配料的實際配料量、喂料提前量、下料流量、點動次數(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)驗數(shù)據(jù),同時也作為生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)來源在系統(tǒng)自動修改喂料提前量數(shù)據(jù)時,將這些數(shù)據(jù)取出來,作為系統(tǒng)自適應算法各種參數(shù)和系統(tǒng)風險參數(shù)評估的數(shù)據(jù)來源.

3 控制系統(tǒng)的特點
3.1 不需要提前獲取喂料提前量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)

一般應用系統(tǒng)在設計階段都要得到有關各種物料的下料流量和喂料提前量的經(jīng)驗數(shù)據(jù),而這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)必須經(jīng)過反復實驗才能得到;但是在實際生產(chǎn)過程中,為避免浪費,一般不允許多次實驗采用喂料提前量自適應算法,在設計階段不需要這些經(jīng)驗數(shù)據(jù),可以在開始時設定一個較大的喂料提前量,系統(tǒng)根據(jù)自己實際測定的流量數(shù)據(jù),自動修改喂料提前量數(shù)據(jù),從而節(jié)省大量的實驗材料和費用.

3.2 喂料提前量收斂速度快

在進行喂料提前量修正時,如果算法設計不好,在配料系統(tǒng)自動修正時,有可能引起喂料提前量數(shù)據(jù)的振蕩,使得喂料提前量時高時低,也有可能逐步收斂,但是收斂速度太慢,不利于實際生產(chǎn)過程的質(zhì)量穩(wěn)定使用喂料提前量自適應算法,其收斂速度很快;又由于是單向收斂,不會造成提前量振蕩或太小,.而使實際喂料量超過理論值.在提前量太大而喂料不足時,可以控制點動以補足喂料一般經(jīng)過兩三次配料過程即可基本消除點動喂料過程,得到符合實際的喂料提前量,縮短了系統(tǒng)的調(diào)試周期.

3.3 系統(tǒng)風險較小

由于系統(tǒng)風險參數(shù)在算法中充分考慮了以前的實際配料數(shù)據(jù)(實際配料量、喂料提前量、下料流量、點動次數(shù)等),所以在此基礎上建立的稱重配料控制器模型其風險最小.

4 實際應用
砼攪拌樓控制系統(tǒng)的完成,對整個山西太原軌枕廠砼攪拌樓生產(chǎn)線的自動控制和管理具有重要意義該系統(tǒng)要求在配料時各物料配料稱重準確、操作簡單、使用方便,操作員在控制室內(nèi)就可以實施對生產(chǎn)線全過程的監(jiān)視、操作、控制、系統(tǒng)故障定位及故障應急處理等,使生產(chǎn)線按預先設定的工藝流程運行,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MIS系統(tǒng)掛接.砼攪拌樓的控制過程是一個由機械和電器兩部分組成的自動控制系統(tǒng)(如圖1所示),機械部分包括喂料機構、稱重機構等;電器部分由傳感器套件、重量儀表、工業(yè)控制計算機、控制箱、氣動系統(tǒng)等組成該系統(tǒng)的稱重配料是關系其產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因素,在研制過程中,對其主要原材料水泥、沙、碎石、水、減水劑重量要求準確度較高;而這些物料由于密度、流量的不同,各個稱重系統(tǒng)的控制方式也不同,造成在整個系統(tǒng)中對于不同的物料需要專門設計其稱重控制軟件,工作量太大使用上述介紹的喂料提前量自適應算法后,各稱重系統(tǒng)的軟件基本相同,減少了設計工作量和系統(tǒng)維護工作量,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,穩(wěn)定可靠,已經(jīng)連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運行達7年以上,使該單位的產(chǎn)品長期穩(wěn)定在高質(zhì)量、高技術水平上,增強了市場競爭能力,獲得了極好的經(jīng)濟效益.

5結束語
本文介紹的喂料提前量自適應算法,對于自動配料,稱重系統(tǒng)中的重量控制,尤其是對在控制過程中不允許多次點動重量控制具有普遍意義,可以廣泛應用于水泥、玻璃、化工、冶金、石灰、污水處理等工業(yè)領域.

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