[发明专利]基于智能模糊控制的嵌入式称重系统

说明书

技术领域

本发明基于智能模糊控制的嵌入式称重系统，具体涉及一种基于人工智能分析和模糊化控制的、用于配料和输送过程的称重系统。

背景技术

目前在配料和输送过程的称重技术在能源、冶金、制造、交通、化工等行业应用比较广泛，但大多数配料和输送过程的称重系统采用常规PID调节方式进行控制，其不足之处是：第一，准确度不高、稳定度不高和称重智能化方面比较落后，不能进行网络化管理；第二，整个称重系统中的定量包称装秤、配料秤、自动重量检验秤和实时动态调节能力差，不能适应现代综合配料和输送系统，第三，传统的称重系统不能实现本地和/或远程的虚拟化控制，且系统中不含故障诊断程序，虽然个别有故障诊断程序，但其诊断方法与传统的机电设备诊断方法相同。

发明内容

本发明基于智能模糊控制的嵌入式称重系统所要解决的问题是：实现二维模糊处理形式的PID控制、多类型传感器信息融合、串并行混合故障检测以及本地和/或远程控制的称重系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：基于智能模糊控制的嵌入式称重系统，主要包括：给料机1、主输送机2、重量传感器3、速度传感器4、称重显示控制器5、上位计算机6、变频器7、配料皮带秤11和可编程控制器30，其结构是：称重显示控制器5通过导线分别与重量传感器3、速度传感器4、上位计算机6、变频器7和可编程控制器30相连，重量传感器3和速度传感器4分别通过导线与配料皮带秤11相连，配料皮带秤11通过导线与主输送机2相连，主输送机2还通过导线与可编程控制器30，给料机1通过导线与变频器7相连。

上述的称重显示控制器5主要包括：中央处理单元8、时钟芯片9、显示模块10、滤波放大处理模块12、整形单元13、通信处理模块14、A/D转换芯片15、电源模块16、键盘27、总线接口28，称重显示控制器5的硬件结构为：时钟芯片9、显示模块10、滤波放大处理模块12、整形单元13、通信处理模块14、A/D转换芯片15、电源模块16和键盘27一起并联接入中央处理单元8中，显示模块10和电源模块16相连，总线接口28与通信处理模块14相连；

称重显示控制器5的控制程序20的控制方法为：第一步，将重量传感器3送入的信号经过滤波放大处理模块12和A/D转换芯片15进行处理，同一时刻将速度传感器4送入的信号经过整形单元13进行处理后，送入中央处理单元8，中央处理单元8再调用称重算法内的计算方法计算得出此时刻的实时流量值和某段时间内累计流量值，中央处理单元8通过上位计算机6读入上一时刻模糊PID控制程序17的执行命令，将其作为此时刻流量给定值传送给模糊PID控制程序17，并通过显示模块10显示出来；第二步，将第一步得出的瞬时流量值和流量给定值，经过执行模糊PID调节控制程序17后，通过A/D转换芯片15进行处理后发出执行命令；第三步，执行命令调整后经分三路输出，其中一路传送给上位计算机6，上位计算机6将其处理后输出新的流量给定值后，返回到称重显示控制器5中，第二路传送给变频器7，从而调节给料机1的运动，第三路传递给可编程控制器30，从而调节主输送机2的运动；第四步，重量传感器3测量给料机1新的数据，速度传感器4测量主输送机2新的数据，并将其送入中央处理单元8作为下一个流程的测量值。

上述的称重显示控制器5的控制程序20还包含配料皮带秤11空时的定长重量清零程序26的方法：首先输入配料皮带的长度，再读入皮带速度的实时值，然后利用积分方法求得皮带运行长度，再判断皮带是否运行了一周，如果没有，就继续读入皮带速度的实时值，直到皮带运行了一周，然后重量调零，再对所有调零次数得到的重量值求均值，然后，一路输出，另一路再进入对时间清零，然后返回的继续测量皮带速度进行下一个周期清零计算。

上述的模糊PID控制程序17采用传统的PID调节控制程序18和模糊控制程序19并行使用；

其中模糊PID控制程序17的控制方法为：首先，接收到实时流量值和上位计算机6给予的上一时刻流量给定值时，再将实时流量值与上位计算机6给予的上一时刻流量给定值通过称重算法内的计算方法计算得出此时刻的流量偏差值，然后将流量偏差值与设定好的标准流量偏差值相比较，若流量偏差值小于或等于设定好的标准流量偏差值时，就按照传统的PID调节控制程序18得出执行命令，调整后输出；若流量偏差值大于设定好的标准流量偏差值时，就按照模糊控制程序19得出执行命令，调整后输出。