[发明专利]一种动态配料自抗扰控制方法

说明书

技术领域

本发明属于动态配料技术领域，涉及一种动态配料自抗扰控制方法，特别是一种通过简化模型利用先进控制技术实现的动态配料自抗扰控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展和进步，在当今的工业产品生产中，产品大多是由几种原料按照一定的比例混合而成的，例如水泥、饲料、化肥、食品、药物等。这种将多种原料按事先设定的比例进行混合的动态配料系统在工业生产过程中有着广泛的应用，它是根据规定的不同原料的配料比例，在不同的配料系统中进行动态称量配料的。

在建筑、饲料加工、食品加工、制药、化工等行业，动态配料系统都具有良好的应用前景，对于这些产品生产企业来说，产品质量和生产能力是决定企业发展的关键因素。企业的生产能力取决于产品动态配料系统的速度，而产品质量很大程度上取决于配料系统的精度。如果产品的质量低于行业的标准，就会带来严重的经济损失，导致企业无法生存。因此提高动态配料系统的速度和控制精度对提高这些行业的劳动生产率及产品质量，降低消耗等起到重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动态配料自抗扰控制方法，该方法利用自抗扰控制技术结合动态配料系统简化模型，对动态配料过程配比精度进行控制，从而实现建材动态配料系统的精确配料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动态配料自抗扰控制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立动态配料系统电机频率与物料流量模型；

步骤二：建立动态配料过程中皮带秤物料冲击模型；

步骤三：建立动态配料系统称重模型；

步骤四：结合步骤一中的动态配料系统电机频率与物料流量模型、步骤二中的皮带秤物料冲击模型、步骤三中的动态配料系统称重模型，利用现代先进自抗扰控制技术建立动态配料系统自抗扰控制模型，从而实现动态配料自抗扰控制；

在步骤一中，针对动态配料系统给料部分工艺，分析给料过程机理，确定影响给料过程的主要因素，并通过机理分析方法实现模型的建立；

建立动态配料系统电机频率与物料流量模型为：

其中，Q_G为配料系统给料机给料流量，R_D为电机的转动半径，R_J为减速机的转动半径， R_G为给料皮带转动半径，ρ为物料密度，w为皮带秤宽度，H为物料落下的高度，f为电机的转动频率；

在步骤二中，对动态配料系统中物料从给料机落入皮带秤的过程进行研究，分析物料在落入皮带秤时对皮带秤称重精度的影响，并建立冲击模型；

建立基于冲量定理的动态配料过程中皮带秤物料冲击模型为：

其中，F(t)为考虑物料冲击力时传感器在时刻t所受的拉力值，m(t)为落下的物料质量， G为皮带秤上物料量；

在步骤三中，结合动态配料称重工艺，建立动态配料称重过程的机理模型；

所述的态配料系统称重模型，采用定量称量的方式，结合动态配料皮带秤称量工艺流程及传感器称重原理而建立，称重模型包括瞬时流量模型与累积流量模型：

动态配料系统皮带秤物料瞬时流量模型为：

动态配料系统皮带秤物料累积流量模型为：

其中，k为称量系数，v为皮带的额定转速，m/s，M_max为称重传感器的最大额定称量值， M_min为称重传感器的最小额定称量值，M₀是电子皮带秤自身的皮带重量，kg，L是皮带秤的有效称量段的长度，V是皮带秤传感器输出电压值，Q为瞬时流量，M为累积流量；

在步骤四中，动态配料系统自抗扰控制模型的传递函数的实现通过如下变换获取：

配料系统的输入f与输出之间的关系变化为：

其中，为与动态配料系统结构有关的常量，对上式做如下变换：

将上式变换为状态方程为

ρ_min≤ρ≤ρ_max，ρ_min和ρ_max是已知的原料密度的最小值和最大值；

则系统传递函数为：

通过获取的传递函数设计动态配料自抗扰控制模型的跟踪微分器，扩张状态观测器，及非线性状态误差反馈控制律，实现自抗扰控制模型的各个部分。

进一步，所述跟踪微分器采用一阶跟踪微分器，其模型特征为：