[發明專利]基于預見控制的多級輸送帶控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201711338943.5
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108147060B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 龐宇松;王麗艷;韓東升;喬鐵柱;閻高偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B65G43/10
• 分類號: B65G43/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種基于預見控制的多級輸送帶控制方法和裝置，該方法的步驟包括：采集當前一級輸送帶的進料端的物料信息；根據當前一級輸送帶的物料信息計算下一級輸送帶的最佳傳輸速度，同時基于預見控制計算控制將下一級輸送帶的傳輸速度改變至最佳傳輸速度的控制率；控制下一級輸送帶按照控制率調整傳輸速度至最佳傳輸速度，以使下一級輸送帶以最大運載量狀態運行。通過本發明，能夠不僅有效利用帶式輸送機的運載能力，而且使輸送機速度降低到當前的最低值，減少輸送機固有功率消耗，實現調速節能的目的；有效地利用物料在輸送帶上運載的時間，實現按物料流向的多級調速，提高整個帶式輸送機系統的能源利用率。

技術領域

本發明涉及節能控制領域，尤其涉及一種基于預見控制的多級輸送帶控制方法和裝置。

背景技術

帶式輸送機的功能主要是輸送散碎物料或者成件物品，其特點是輸送距離遠、裝載量大，在煤炭、電力、港口等領域有著非常廣泛的應用，特別是在煤炭行業，已經成為運輸的主要工具。但是，我國帶式輸送機普遍存在“大馬拉小車”的情況，帶式輸送機實際工作效率只有40％～60％，造成大量電能浪費，效益降低，甚至造成嚴重的環境污染。因此，解決帶式輸送機的能耗問題是一項非常迫切的工作。

目前，由于生產的不平衡，帶式輸送機常處于空載或者輕載運行狀態，而輸送機以恒速運行為主，不能根據物料裝載量的變化對速度做出調整，導致電機效率低下，能源浪費嚴重。德國工業標準DIN22101證明通過調速保持較高物料裝載量可以實現帶式輸送機的節能。然而在調速過程，如果單純地依照瞬時裝載量對速度進行頻繁地調節可能造成帶式輸送機電機部件的損壞和電機壽命的縮短，輸送帶的撕裂、打滑等問題。

在實際工業應用中輸送機進料端物料信息往往無法確定，不能直接利用物料信息來調節速度使運載量達到100％，另外，由于輸送機自身特性的限制及對安全性的考慮，不允許速度在短時間內做出較大調整。因此根據多級輸送機系統的特點，獲取第一級輸送機上的物料相關信息為后續輸送機提供未來將要運輸的物料信息，并利用物料在第一級輸送機上的運載時間為后續調速提供足夠的響應時間。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種基于預見控制的多級輸送帶控制方法和裝置。

本發明的目的可以通過采用如下的技術措施來實現，設計一種基于預見控制的多級輸送帶控制方法，該方法的步驟包括：采集當前一級輸送帶的進料端的物料信息；其中，物料信息至少包括物料運載量及當前一級輸送帶的傳輸速度；根據當前一級輸送帶的物料信息計算下一級輸送帶的最佳傳輸速度，同時基于預見控制計算控制將下一級輸送帶的傳輸速度改變至最佳傳輸速度的控制率，具體包括步驟：

確定輸送機系統的動力學狀態方程，并將其離散化，得到離散狀態方程；

設定最佳傳輸速度的目標值R(k)為m×1維，定義誤差信號e(k)＝R(k)-y(k)，對誤差變量取一階差分：

Δe(k+1)＝ΔR(k+1)-CAΔx(k)-CBΔu(k)

對x(k)取一階差分可得到：

Δx(k+1)＝AΔx(k)+BΔu(k)

合并上述兩式可得誤差系統為：

X₀(k+1)＝ΦX₀(k)+GΔu(k)+G_RΔR(k+1)；

根據誤差系統確定輸送機系統的二次型目標評價函數J，J的公式為：

設控制輸入Δu(k)具有以下形式：

將Δu(k)代入J的公式中，并令求出控制輸出矩陣F₀