[发明专利]一种共振式混料机的通用型控制方法

说明书

本发明提出了一种共振式混料机的通用型控制方法，其步骤为：根据混合物料的类型和重量信息自动初始化系统参数，采集力传感器和加速度传感器的电信号，并对其进行标定、滤波以及信号特征参量的计算；根据特征参量利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力的实时频率和实时幅度；再由信号特征参量、激振力的实时频率和实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，便于异常工作状态时自动控制混料机停止工作；最后，根据稳定工作共振状态下的数据更新数据库，同时根据加速度信号的频率、幅值调节优化系统模型。本发明适用于各种类型的共振式混料机，降低设备控制系统开发难度，使用时不依赖人员经验，实现开发过程和应用操作的简单化、智能化。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是指一种共振式混料机的通用型控制方法。

背景技术

混料机用于将两种或者多种物料相互分散而达到一定均匀程度，目前普遍应用的捏合、混炼或者搅拌原理的混料机，存在混合时间长、效率低、能耗高、混合死角大、桨叶清理时间长等诸多缺点，甚至有可能造成混合料变性。

利用共振原理的混料机在共振或者邻近共振状态下工作，可以获得常规振动系统难以达到的振动强度，具有高效、安全、均匀、节能等明显优势。目前共振式混料机类型多样，有单质体、双质体、三质体等不同结构形式，有直线电机、音圈电机、偏心块等不同激励方式，有正弦、方波等不同振动模式。

共振式混料机对外界因素敏感、参振质量变化、能量耗散等造成其混合过程较为复杂，系统具有时变、非线性、不稳定等特性，所以共振式混料机工作时的共振频带很窄且不断变化，共振状态的稳定控制难度较大。而且，共振式混料机多种多样，系统自身特征参量、传递函数、控制方法差异很大，开发控制算法需要建立在大量的试验结果基础上，且经验数据难以相互参照，通用性差。因此，本领域有需求开发出一种共振式混料机的通用型控制方法，开发和使用过程不依赖经验数据，趋于简单化、智能化。

发明内容

针对共振式混料机多种多样，系统自身特征参量、传递函数、控制方法差异很大，开发控制算法需要建立在大量的试验结果基础上，且经验数据难以相互参照，通用性差的技术问题，本发明提出了一种共振式混料机的通用型控制方法，适用于各种类型的共振式混料机，使设备开发过程无需大量试验测试，使用时不依赖人员经验，降低设备控制系统开发难度，实现应用操作的简单化、智能化。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种共振式混料机的通用型控制方法，其步骤如下：

步骤一：在激励源处安装力传感器，在混合物料所在的振动质体上安装加速度传感器；

步骤二：根据混合物料的类型和重量信息查询数据库，如果数据库中已有当前同质量物料的历史数据，直接从中调用历史数据作为系统初始化参数；如果在数据库中未搜索出历史数据，根据系统理论模型计算系统初始化参数；

步骤三：利用数据采集卡采集力传感器和加速度传感器的电信号，并向激励源控制器输出电信号；

步骤四：对力传感器采集的电信号进行标定获得激振力，同时对加速度传感器采集的电信号进行标定获得加速度信号；并利用Butterworth滤波器分别对激振力和加速度信号进行低通滤波；

步骤五：利用过零比较算法实时快速分析计算出激振力和加速度信号的频率、相位差和幅度特征参量；

步骤六：根据激振力和加速度信号的频率和相位差，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时频率；根据加速度信号的幅度，利用模糊PID控制器闭环反馈控制输出激振力和加速度信号的实时幅度；

步骤七：根据步骤三中采集的力传感器和加速度传感器的电信号、步骤六中的加速度信号的实时频率和加速度信号的实时幅度对混料机进行空载判断及安全自检，若正常，执行步骤八，否则，控制激励源控制器使混料机停止工作；