[發(fā)明專利]基于變速率學習的直落式物料配料裝置及其控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710905520.0
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107661728B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒細勇;王月真;胡曉靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學
• 主分類號: B01F15/04
• 分類號: B01F15/04;B01F15/00;B01F15/02;B01F3/18;B01F11/00;B65B1/32;B65B1/08
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本發(fā)明公開了基于變速率學習的直落式物料配料裝置及其控制器，所述配料裝置包括機架、多組下料倉和下料閥、含分料器的計量斗、稱重模塊、落料閥、混料斗和控制器，在下料倉側(cè)壁和機架上分別安裝有距離傳感器和振動桿，混料斗內(nèi)有料位傳感器和混料器。基于單次和累積下料誤差，控制器通過迭代學習對下料閥進行控制，迭代過程中基于下料誤差的變化分別對單次和累積下料誤差的學習因子進行動態(tài)調(diào)整。本發(fā)明采用距離傳感器和振動桿對下料倉內(nèi)的物料堆積進行檢測和調(diào)節(jié)，保證落料形態(tài)穩(wěn)定，學習因子能自動調(diào)整優(yōu)化，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置不需要對參數(shù)反復(fù)試湊，能快捷地獲得收斂性能較好的迭代式，且在迭代學習過程中的落料能被有效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定量下料配料領(lǐng)域，具體涉及一種基于變速率學習的直落式物料配料裝置及其控制器。

背景技術(shù)

在工農(nóng)業(yè)制造和商品包裝中，有大量的粉粒物料，如煤粉等原料，聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、輕甲基纖維素、聚丙烯睛、環(huán)氧樹脂粉末涂料等化工原料，石英砂、水泥等建材原料，洗衣粉等日用化工產(chǎn)品，小米、大豆等谷物豆類農(nóng)產(chǎn)品，或粉、渣、粒狀加工食品，飼料、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物料，以及粉粒狀的保健品、中西藥劑、調(diào)味品等均需要自動定量包裝或者配料制造。

目前我國有很多企業(yè)仍然采用手工定量配料或者包裝，一方面勞動強度大，速率慢，經(jīng)濟效益差；另一方面，食品、藥品等手工定量往往不能滿足衛(wèi)生要求，有毒有害的物料，人工參與定量容易對人體造成傷害。因此對生產(chǎn)企業(yè)來說，急需提供價廉的具有較高速率和準確度的多組份自動定量下料配料設(shè)備或者裝置，滿足大量的物料定量包裝或者配料制造要求。

目前國內(nèi)外粉粒物料自動定量下料裝置常用方法有兩種，容積式和稱重式。容積式定量依據(jù)物料容積進行計量充填或者投料，定量投料迅速，但定量物料質(zhì)量受到物料密度變化而變化。如申請?zhí)枮?00920248298.2的中國專利考慮到快速下料時難以控制定量而通過先快后慢的方法來減小供料落差的影響，但其下料終值只能接近期望值，準確度不高。

稱重式定量依據(jù)物料質(zhì)量進行計量充填或者投料，需要在下料過程中不斷稱重，根據(jù)稱重結(jié)果反饋控制下料量，由于稱重受到下料沖擊和空中滯后物料影響較大，下料速度和精度都面臨很多困難。為了補償空中物料對計量精度的干擾，很多方案采用提前關(guān)閉閥門的技術(shù)，如申請?zhí)枮?01410230888.8的中國專利將配料稱重過程劃分為三個階段，并在最后一個階段采用迭代學習控制方式來計算關(guān)閉提前控制量，但該方案中迭代學習的學習因子需要通過反復(fù)試湊和反饋觀察來進行優(yōu)選，因此需要長時間的實驗和調(diào)試，而且該方案僅能提高學習完成后的下料精度，在學習過程中的累積下料精度則無法保證。

發(fā)明內(nèi)容

由于下料過程中的空中落料量受到輸送裝置關(guān)閉速度、下料口到秤斗料面間落差大小、物料下落形態(tài)流率等因素影響，提前關(guān)閉輸送裝置的時間難以通過離線實驗一次性確定。在迭代學習控制中，往往需要對學習因子反復(fù)試湊，通過觀察誤差變化來優(yōu)化調(diào)整學習因子的選擇。因而，普通的迭代學習控制需要較長時間的反復(fù)實驗來獲取優(yōu)化的學習因子，這對研發(fā)過程中多組份配方實驗和多組份原料的快捷制造來說，是無法滿足要求的。

為此，本發(fā)明對下料裝置的下料倉和計量斗進行改進，減小物料的空中落差及形態(tài)變化；對迭代學習中下料誤差的變化過程進行實時檢測并據(jù)此自動調(diào)整學習因子取值；同時通過在迭代預(yù)測中將累積誤差作為被控量，從而能快速實現(xiàn)高精度的連續(xù)下料。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的基于變速率學習的直落式物料配料裝置，包括：機架、下料倉、下料閥、計量斗、稱重模塊、落料閥、混料斗和控制器；

所述下料閥位于下料倉的底部開口處，所述下料倉和下料閥為2～6組，

位于下料閥下方的所述計量斗，安裝在固定于機架的稱重模塊上，且其底部開口受落料閥控制；

所述混料斗位于落料閥下方，且其底部有一個推板；