[发明专利]基于模型化测量和动态重量变化率预测的动态称重方法

说明书

技术领域

本发明涉及称重技术，尤其是涉及一种基于模型化测量和动态重量变化率预测的动态称重方法。

背景技术

在食品加工、轻化工、粮食加工、饲料加工、制药、冶金等行业中有大量的固体粉状或颗粒状产品是以定量包装的形式与消费者见面的，如糖、盐、味精、洗衣粉、药品、化工原料等。目前固体粉状或颗粒状产品在最后的定量称重包装阶段，有相当一部分企业还是采用人工称重、人工包装，或用速度较慢的自动定量称重包装设备实现。这对于企业大规模生产、提高劳动生产率来说已成一种瓶颈或制约，出现这类情况主要是因为现已有的定量称重包装设备要么称重、包装过程的速度慢。本发明就是为低成本地实现高速定量称重包装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模型化测量和动态重量变化率预测的动态称重方法，为低成本地实现固体粉状或颗粒状产品物流高速定量称重包装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于模型化测量和动态重量变化率预测的动态称重方法，该方法的步骤如下：

1)模型化测量：

设入测量系统的输入即被测量为u_i(k)，测量系统的输出即测量输出值为u_o(k)；u_i(k)是固体粉状或颗粒状物料落入称重料斗的变化质量，u_o(k)是测量系统的测量输出值，当测量系统是理想系统时，u_i(k)、u_o(k)的动态关系描述为

u_o(k)＝K·u_i(k)......................(1)

式(1)中K是常数。而实际的测量系统是一个线性定常离散动态系统，其差分方程的描述为

a₀u_o(k)+a₁u_o(k-1)+…+a_nu_o(k-n)＝b₀·u_i(k)+b₁·u_i(k-1)+…+b_m·u_i(k-m)

(m≤n)...........................(2)

为了获得式(2)差分方程，采用阶跃输入方法，观察并获取输出信号，将获取的输出信号和阶跃输入信号代入式(2)，采用最小二乘法估算出a_o、a₁、…、a_n和b_o、b₁、…、b_n，将式(2)写成算子形式，并令n＝m、a_o＝1，则：

A(q^-1)u_o(k)＝B(q^-1)·u_i(k)....................(5)

式(5)中

A(q^-1)＝1+a₁q^-1+a₂q^-2+…+a_nq^-n

B(q^-1)＝b₀+b₁q^-1+b₂q^-2+…+b_nq^-n

考虑到模型的误差和测量噪声，式(5)方程改写为

A(q^-1)u_o(k)＝B(q^-1)·u_i(k)+e(k)....................(6)

式(6)中e(k)称为模型残差或方程误差，将式(6)改写成

u_o(k)＝-a₁u_o(k-1)-…-a_nu_o(k-n)+b₀·u_i(k)+b₁·u_i(k-1)+…+b_n·u_i(k-n)+e(k)

...........................(7)

定义