[發明專利]一種用于翻車機全自動給料的控制方法

在審

• 申請號: 202111437569.0
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114476580A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 路廣洲;張云貴;宋向榮;徐俊;姚福君
• 申請（專利權）人: 冶金自動化研究設計院
• 主分類號: B65G43/08
• 分類號: B65G43/08;B65G47/18;B65G47/14;B65G27/10
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

1.一種用于翻車機全自動給料的控制方法，其特征在于，包括：

設計目標及相關變量→系統辨識→智能建立動態模型→參數分配→自動修正；具體內容如下：

設計目標及相關變量：

根據皮帶秤反饋的瞬時流量和給定目標值，以最短的時間得到一個輸出量，即變頻器總給料速度，分配到5個料斗中，使翻車機5個漏斗能夠平穩給料，確保皮帶秤瞬時流量穩定在目標設定值附近；全自動給料作業模型智能構建、自動修正給料系統的相關變量包括:被控量，即翻車機皮帶秤所測得的瞬時流量；給定值，即皮帶瞬時流量的目標值穩定在4000t/h；輸出量，即5個料斗對應的振動給料器變頻器頻率給定值；控制方式如下：

在每一列車開始智能構建階段，通過PLC程序設定給料作業模型，用一套固定測試且周期遞增的參數給料一段時間后得出該列車所對應的模型數值，據此模型數值通過給料量與模型數值之間的線性關系計算出初始給料的參考值、皮帶超量給料保護值，然后比較5個漏斗料斗料位，將初始給料的參考值按設定比例分配給各個漏斗變頻器；根據皮帶瞬時流量與給料流量目標值的比較，分段對初始給料的參考值進行調整，并將其增減量按設定方式，即：當瞬時流量大于給料流量目標值在一定范圍外，以秒為單位減少目標值20t/h,反之減少目標值20t/h；分配到各個漏斗，直至流量調整到目標值并保持穩定，然后將該給料參數存儲到參數數據庫中；

系統辨識：步驟如下：

(1)輸入輸出采樣

由于5個漏斗的機械參數是相同的，各個漏斗在相同的振動頻率下給料能力也是相同的；在初始階段只開啟3個漏斗，并將其給料系數都調節為1.0；開始給料時，對輸入的設定值進行周期為1s的增量為20的遞增式設定，即初始設定值為1000t/h，隔1s后為1020t/h，依次類推，一直將設定值增加至4000t/h，共耗時150s，與此同時通過采樣程序將這150個設定值記錄到輸入采樣表中，輸入用x表示；經過20s純滯后時間后，通過采樣程序將皮帶秤的流量反饋值記錄在輸出采樣表中，輸出用Y表示，輸出采樣比輸入采樣延時20s結束，這時就完成了系統辨識的數據采樣階段。

(2)非線性系統的線性化，計算動態放大倍數，采樣完成后，首先將輸出采樣表的數值除以3，得到單個漏斗實際給料量的采樣y；眾所周知，采用將其線性化的方法來解決；根據輸入采樣的初始值和最終值將輸入值和對應的輸出值劃分為10個區間，即每15個采樣為1個區間，對這10個區間分別進行線性化，得出各個區間的系統放大倍數a，a通過區間內各個輸出采樣和輸入采樣的比值平均值計算得來，至此10個區間的動態放大倍數計算完成；

智能建立動態模型：

一般靜態純滯后系統的開環傳遞函數如下表示：

G(s)＝G₀(s)e^-τs＝K₀*e^-τs/(T₀+1)

其中G₀(s)為不包括純滯后時間τ的對象模型，τ為純滯后時間，為系統放大倍數，為動態時間常數；程序會根據漏斗的實際輸入值而自動匹配相應的放大倍數，從而使系統的開環傳遞函數呈現動態性；

參數分配

分配原則是漏斗料位最高的給料參數最大，反之最??；在計算出初始總給料系數后，根據各漏斗料位按比例分給5個漏斗的給料參數，先給1-5號中最高料位的料斗分配參數BUVmax，由于變頻器輸出的電機頻率存在上限，最大頻率為50Hz，對于設定參數為1.5，現場單個料斗給料系數不能超過1.5，若BUVmax＞1.5，則直接給其分配給料參數1.5，并將初始總給料系數減去1.5作為再次分配的總給料系數，再對其余4個料斗進行分配；分配方式依此類推，直至5個漏斗分配完畢；

自動修正

5個漏斗初始給料參數分配完成25s后，根據皮帶當前瞬時流量與目標流量的差值D，對給料系數進行調整；定義D在正負50之間為死區，將D分為8檔:D≤－300，－300＜D≤－150，－150＜D＜－50，50＜D＜150，150≤D＜300，300≤D＜450，450≤D＜700，D＞700；根據不同檔位設定不同的總調整增量I和調整周期T；超量時敏感度大，設置調整周期短，總調整增量I為負數，不足量時差值絕對值越大，調整總調整增量I值為正值越大；調整總調整增量I按一定比例分配給5個漏斗，使料斗系數小量連續調整，保證系統趨于穩定；根據前期建立的模型，在2700～3900t/h之間建立重量模型對應的給料參數存儲數據庫，每100t為一段，即2700～2800，2800～2900以此類推，用于存儲不同重量模型值，在經過實際給料運行測試調整，皮帶秤在規定的時間內穩定在目標流量正負20t/h的總給料參數值，即在目標流量穩定達到程序設定條件后自動將當前5個漏斗設定給料參數相加，存儲到給料參數存儲數據庫中；

在給料參數存儲數據庫中已存在測試過的給料參數總設定值時，如果在作業過程中該參數被系統調用，經過一段時間的運行，在目標流量穩定達到程序設定條件后，如果流量能夠穩定35s，則系統會自動比較實際運行參與測試過的給料參數總設定值偏差是否在合理范圍內；當偏差不在合理范圍內，則自動將給料參數存儲數據庫中存儲的測試過的給料參數總設定值替換為當前5個漏斗相加的給料參數值的自動修正。