[发明专利]一种工程塑料粉碎装置及其控制方法

权利要求书

1.一种工程塑料粉碎装置，其特征在于，包括：粉碎仓，其具有进料口和排料口，并且在所述排料口处设置排料挡门；第一粉碎腔，其与所述进料口连通，并且所述第一粉碎腔还设置第一出料口；第一粉碎轴，其横向贯穿设置在所述第一粉碎腔内部，并且一端可旋转的支撑在所述第一粉碎腔上并穿出所述第一粉碎腔，在所述第一粉碎轴上设置双螺旋搅拌叶；第一电机，其输出轴与所述第一粉碎轴连接；第二粉碎腔，其与所述第一出料口连通，并且所述第二粉碎腔还设置第二出料口；第二粉碎轴，其横向贯穿设置在所述第二粉碎腔内部，并且一端可旋转的支撑在所述第二粉碎腔上并穿出所述第二粉碎腔，在所述第二粉碎轴上设置双螺旋搅拌叶；第二电机，其输出轴与所述第二粉碎轴连接；第三粉碎腔，其与所述第二出料口连通，并且所述第三粉碎腔还设置第三出料口；第三粉碎轴，其横向贯穿设置在所述第三粉碎腔内部，并且一端可旋转的支撑在所述第三粉碎腔上并穿出所述第三粉碎腔，在所述第三粉碎轴上设置双螺旋搅拌叶；第三电机，其输出轴与所述第三粉碎轴连接；

还包括：第一出料挡门，其设置在所述第一出料口处；第二出料挡门，其设置在所述第二出料口处；以及第三出料挡门，其设置在所述第三出料口处；

还包括：第一转速传感器，其与所述第一粉碎轴连接，用于监测所述第一粉碎轴转速；第二转速传感器，其与所述第二粉碎轴连接，用于监测所述第二粉碎轴转速；第三转速传感器，其与所述第三粉碎轴连接，用于监测所述第三粉碎轴转速；第一重量传感器，其设置在所述第一出料挡门底部，用于监测所述第一粉碎腔内粉碎料的重量；第二重量传感器，其设置在所述第二出料挡门底部，用于监测所述第二粉碎腔内粉碎料的重量；第三重量传感器，其设置在所述第三出料挡门底部，用于监测所述第三粉碎腔内粉碎料的重量；以及控制器，其同时电联所述转速传感器、所述重量传感器和所述挡门；

所述工程塑料粉碎装置的控制方法，基于BP神经网络进行控制，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过重量传感器测量第一粉碎腔内粉碎料的第一重量M_a，第二粉碎腔内粉碎料的第二重量M_b，第三粉碎腔内粉碎料的第三重量M_c，通过转速传感器测量第一粉碎轴转速ω_a，第二粉碎轴转速ω_b，第三粉碎轴转速ω_c；步骤二、依次将上述参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆}；其中，x₁为第一重量系数、x₂为第二重量系数、x₃为第三重量系数、x₄为第一粉碎轴转速系数、x₅为第二粉碎轴转速系数、x₆为第三粉碎轴转速系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y₁，y₂，...，y_m}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量o＝{o₁，o₂，o₃，o₄}；o₁为第一出料挡门开度调节系数、o₂为第二出料挡门开度调节系数、o₃为第三出料挡门开度调节系数、o₄为排料挡门的状态；步骤五、控制第一出料挡门开度、第二出料挡门开度和第三出料挡门开度，使

其中，

分别为第i次采样周期输出层向量前三个参数，δ_{a_max}、δ_{b_max}、δ_{c_max}分别为第一出料挡门、第二出料挡门和第三出料挡门设定的最大开度，δ_a(i+1)、δ_b(i+1)、δ_c(i+1)分别为第i+1个采样周期时第一出料挡门、第二出料挡门和第三出料挡门的设定开度；步骤六、根据第i次周期中的转速和重量采样信号，判定第i+1次周期时排料挡门的运行状态，当输出信号时，排料挡门关闭，当输出信号时，排料挡门关闭；

所述中间层节点个数m满足：其中，n为输入层节点个数，p为输出层节点个数；

在所述步骤二中，将第一重量M_a、第二重量M_b、第三重量M_c、第一粉碎轴转速ω_a、第二粉碎轴转速ω_b、第三粉碎轴转速ω_c进行规格化的公式为：

其中，x_j为输入层向量中的参数，X_j分别为测量参数M_a、M_b、M_c、ω_a、ω_b、ω_c，j＝1，2，3，4，5，6；X_jmax和X_jmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值；

在所述步骤三中，初始运动状态，第一粉碎轴、第二粉碎轴和第三粉碎轴的转速满足经验值：ω_a0＝0.85ω_{a_pre}ω_b0＝0.93ω_{b_pre}ω_c0＝0.88ω_{c_pre}其中，ω_a0、ω_b0、ω_c0分别为第一粉碎轴、第二粉碎轴和第三粉碎轴的初始转速，ω_{a_pre}、ω_{b_pre}、ω_{c_pre}分别为第一粉碎轴、第二粉碎轴和第三粉碎轴的预设转速；

所述第一粉碎轴的预设转速ω_{a_pre}为

所述第二粉碎轴的预设转速ω_{b_pre}为

所述第三粉碎轴的预设转速ω_{c_pre}为

式中，ζ_a为第一校正系数；ζ_b为第二校正系数；ζ_c为第三校正系数；λ_a为第一粉碎轴的叶片数；λ_b为第二粉碎轴的叶片数；λ_c为第三粉碎轴的叶片数；ω_{a_max}为第一粉碎轴的最大转速；ω_{a_min}为第一粉碎轴的最小转速；ω_{b_max}为第二粉碎轴的最大转速；ω_{b_min}为第二粉碎轴的最小转速；ω_{c_max}为第三粉碎轴的最大转速；ω_{c_min}为第三粉碎轴的最小转速；D为粉碎轴上的叶片长度；L为粉碎轴的长度；δ_a为第一经验系数，取值为0.29～0.67；δ_b为第二经验系数，取值为0.31～0.55；δ_c为第三经验系数，取值为0.33～0.71；V_a为第一粉碎腔的体积；V_b为第二粉碎腔的体积；V_c为第三粉碎腔的体积；A为第一经验常数；B为第二经验常数；C为第三经验常数；e为自然对数的底数；π＝3.14。