Система непрерывного весового дозирования

 

Изобретение относится к весодозирующей технике и может быть использовано при производстве смесей заданного состава в металлургической, химической , комбикормовой промышленности ив других отраслях народного хбзяйства. Целью изобретения является увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей весовых дозаторов непрерьшного действия. Цель достигается тем, что в систему непрерьгоного весового дозирования , содержащую задатчик суммарной производительности и п каналов регулирования, каждый из которых содержит блок задания производительности дозатора и весовой дозатор непрерывного действия, введены блок коррекции уставок производительности дозаторов , сумматор и блок определения статистических характеристик фактической производительности системы, а в каждый контур регулирования введены блок определения статистических характеристик фактической производительности дозатора и блок деления. 2 ил. с б сл te 1чЭ ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (50 4 G 05 D 11/13 т 1 л".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT (21) 3972418/24-24 (22} 22.07.85 (46) 23.07.87. Бюл. Р 27 (71) Одесское производственное объединение "Точмаш" и Одесский технологический институт пищевой промьппленности им. M.Â.Ëoìoíoñoâa (72) А.И.Фарфель, В.А.Хобин и В.А.Шаповаленко (53) 62-50(088.8) (56) Kyryleheck Andrew L. What to

know about gravimetric belt weighing

systems. — Canadian controls of instrumentation, November, 197 1, р. 23-28.. (54) СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО

ДО ЗИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к весодоэирующей технике и может быть использовано при производстве смесей задан" ного состава в металлургической, химической, комбикормовой промышленности и в других отраслях народного хдэяйства. Целью изобретения является увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей весовых дозаторов непрерывного действия. Цель достигается тем, что в систему непрерывного весового дозирования, содержащую задатчик суммарной производительности и и каналов регулирования, каждый из которых содержит блок задания производительности дозатора и весовой дозатор непрерывного действия, введены блок коррекции уставок производительности доэаторов, сумматор и блок определения статистических характЕристик фактической производительности системы, а

Щ в каждый контур регулирования введены (/) блок определения статистических характеристик фактической производи- С тельности доэатора и блок деления.

2 ил.

13254

Иэ обре тение относитс я к ве содо эирующей технике и может быть испольsoвано при п )оизводстве смесей заданного состава в металлургической, химической, комбикормовой промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — увеличение точностй поддержания заданного соотношения производительностей весовых дозаторов непрерывного действия.

Сущность изобретения заключается в том, что заданная величина произво- 15 о дительности q;(t) каждому (i-му) дозатору формируется в зависимости от определяющихся рецептом дозируемой

О смеси заданных долей компонентов Н. и от суммарной производительности 2п системы дозирования q (t) с учетом

E статистических характеристик отклонения q;(t) и Ьс((t) фактических производительностей дозаторов q>(t) . и системы дозирования (((г) от задав- 25 ных величин qo(t) и q (t).

Отклонения фактических производительностей обусловлены множеством факторов (непостоянство влажности дозируемого материала, его плотности, ЗО характеристик истечения материала из расходных емкостей и т.д.). Поэтому

q.(t) и q (t) могут быть представлены в виде стационарных случайных процессов:

g. (t) = .q . (t) + ьq.(с), q (г)

- q (t) + ьс((г.), сечение которых имеет нормальный закон распределения с математическим ожиданием ш и средним квадратическим 4О отклонением . Тогда фактические соотношения производительностей дозаторов можно описать системой и двумерных плотностей вероятности случайных величин q;(t) и q (г) .

Имеем

fq(q;(t), q (t)) =,. ((, „-=- — — -. х(1 (a;(t) „. ) ьо х ехр

2(1 -иР) г

i =1п (1) где 6;, m; — среднее квадратическое отклонение и математическое ожидание производительности i-го дозатора, 6; — среднее квадратическое

1: )-1 отклонение суммарной производительно сти системы дозиров ания q у,.= 6; /6 — коэффициент корреляции производительности г-го дозатора и суммарной производительности системы и дозирования, m = Е:: m. — математическое ожидание

Е 1-1 ) суммарной производительности системы доэирования.

Математическое ожидание соотношения r. = q (t)/q (t) при малых 6,;. можно записать как

m„. =(r;f (r;)dr;, (2) где функцйя распределения соотношения производительностей имеет вид

fr(r,.) ) q (t)f (х,.q (t), q (t)) x о о х dq (t) — $ q (t)f (r,,q (t), q (х)(х х dq (t). (3)

При этом m ; Ф z; и смещение (()z;) = — (m„; — r. ) растет с увеличением средних квадратических отклонений.

Причем ш „,) г о при z, g 0,5 и m» (г,. при г1 r 0,5.

Увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей дозаторов достигается за счет того, что при их работе кроме фактических производительностей измеряются также и их статистические характеристики (математические ожидания и средние квадратические отклонения), с учетом которых по формулам (2) и (3) вычисляют математические ожидания фактических соотношений производительностей доэаторов и их отклонения от заданных величин, а затем формируют доэаторам задания производительности, смещенные на величину этих отклонений. Для этого в систему доэирования введены сумматор и блок определения статистических характеристик фактической производительности системы, а в каждый контур регулирования введены блок определения статистических характеристик фактической производительности доза. тора и блок деления.

Ila фиг. 1 изображена функциональная схема системы непрерывного весового доэирования, на фиг.2 — функциональ3 13 ная схема цифрового варианта системы на базе контроллера программируемого универсального "Электроника К1-20", рассчитанного на управление пятью доэаторами, Система состоит из задатчика t суммарной производительности, блока 2 кОррекции уставок производительности дозаторов, сумматора 3 и блока 4 определения статистических характеристик фактической производительности системы, а также из п каналов регулирования, каждый из которых содержит блок 5 задания производительности дозатора, весовой дозатор 6 непрерывного действия, блок 7 деления и блок 8 определения статистических характеристик фактической производительности доэатора.

Система непрерывного дозирования работает следующим образом.

Сигналы фактических производительностей дозаторов 6 поступают в сумматор 3, где вычисляется суммарная производительность системы дозирования.

В блоках 4 определения статистических характеристик и 8 на скользящем интервале времени вычисляются математические ожидания (первый выход) и среднее квадратическое отклонение (второй выход) фактической производительности системы дозаторов 6. В блоках 7 деления вычисляется коэффициент корреляции производительностей

I дозаторов 6 и суммарной производительности системы как отношение их средних квадратических отклонений. В блок 2 коррекции поступают величины фактических производительностей от доэаторов 6, заданная суммарная производительность системы из задатчика

1, заданные производительности дозаторов из блоков 5 задания и статистических характеристик отклонений фактических величин от заданных из блоков 4 и 8. В блоке коррекции определяется отклонение математического ожидания соотношения производительностей дозаторов непрерывного действия от величины, задаваемой блоками 5, и вырабатывается задание дозаторам 6, смещенное на величину этого отклонения.

Блоки 2, 3, 4 и 8 представляют собой обычные вычислительные (арифметические) устройства, которые могут быть реализованы, в частности, HG базе одноплатных микро-ЭВМ (Электроника

25421

HU-80, К1-20, К1-30 и т.д.). Работа этих блоков наиболее полно может быть описана алгоритмами функционирования, где (1 — производительность, "г — отношение производительности доэатора к производительности системы, Q — наибольший предел производительности, n — количество доэаторов в системе, m — математическое ожидание, среднее квадратическое откло15 н ение, X — величина, характеризующая суммарную производительность системы, — величина, характеризующая производительность i-го дозатора;

tp — фиктивная (промежуточная, расчетная) величина, — текущее время.

25 Сумматор 3 реализует зависимость

q (t) = M q (t).

)=1

20

Алгоритм.его работы, представленный на формализованном языке, имеет следующий вид:

q: =0;

=1,q = 0-, Ч.,:=Ч + 1;» если х = п, то (ц: = (1, переход

35 на 2), — + 1; переход на 3.

Таким образом, на выходе сумматора

3 в установившемся режиме находится

40 значение суммарной производительности системы непрерывного весового доэи ровакия.

Блоки 4 и 8 определения статистических характеристик идентичны и осу45 ществляют измерение среднего значения и среднего квадратического отклонения входного сигнала на скользящем вре-. менном интервале 1, . Система дозирования не критична к длительности этого интервала, но величика его должна быть такой, чтобы сглаживать случайные колебания производительностей дозаторов 6. Для реальных дозаторов о

6 300, 420jC. При этом блоками 4 и 8 реализуются зависимости

4 t г 1

m - .1-. ) ц(с)Я; О - =- $ (q(t)—

t-Ф 1 — m5 dt

1325421

q . = (r — г )q

Приближенно с достаточной точностью ш и 6 могут быть определены по следующему алгоритму.

Переход на 2, где К вЂ” коэффициент, иммитирующий интегрирование на сколь.- 5 зящем интервале времени. Величина К определяется один раз, в зависимости от фактической длительности одного цикла (2, К )2 / ;, Прн ЭТОМ К Е»х 1 ° f0

Возможно более точное определение и и 6 . При этом запоминается п (где

Il с,/Ф ) ПОСЛЕДНИХ ОтСЧЕтОВ q вычисляются выражения ес

m - - qadi -",Е(е2 — m) .

П «Ь« Il 1х«

Однако такой способ требует запоминания массива значительной размерности, что влечет необоснованное уве- 20 личение емкости памяти блоков 4 и 8, и не позволяет применить стандартные одноплатные микро-ЭВМ.

Блок 2 координации определяет сме- 25 щение математических ожиданий фактических соотношений производительностей дозаторов и рассчитывает величину координирующего воздействия, обеспечивающую повьппенную точность поддержания фактических соетношений.

Величина математического ожидания соотношения r = q;(t)/q (t) при малых 6; определится как m „

"1 г; Е„(г )с2,, где Ег(г;) — плотно ть вероятности r; .

Причем рированных составляющих процессов (q; (t) и q (t);

E (ш;6, - mT.6) r + (ш, — m;) 6 ;

h(r )

Ь

1 У (62 2 ) (62 r2 - 2<2 r . «. 2 )

%ah(r, )) — функция Лапласа от аргумента h(r; ).

Таким образом, m является функ1 цией четырех параметров: m;; ш

6; и6

Для реальных систем дозирования ш«е (0 1 01; Я«); m< e(0 10; 0E);

6;f $0;0,1m«j; 6 е 0; 0,1 m ), т.е. диапазон изменения параметров ш;; m

6,.; 6 известен уже на этапе проектирования системы и зависимость m

1 (m;; mz, 6;; 6 ) может быть вычислена заранее на ЭВМ большой мощности (разработана программа для ЕС ЭВМ) и затабулирована в памяти блока координации в виде четырехвходовой таблицы.

Получив по таблице значения m,. для

i 1,п, вычисляют отклонения 4 i ш — r а затем вычисляют коордио

r; i к нирующее воздействие r; . С учетом того, что, r; = О, r; могут быть к

ix«

1 получены как r; Ы вЂ” — 41 . и

Тогда задания производительности дозаторам должны быть сформированы следующим образом:

f„(r; ) f q (с)Е (с,.q (с), q (с))»)(—

Π— $ q (r)f (r qx(r), qx(r))df, ФЬ

Ь где f — двумерная плотность вероят1 ности процессов q1(t) и

q (t).

Для нормальных случайных процессов которыми и являются q;(t) и

q (t) имеем

Е„(с;) = q;f,(r;) (1 e)(2ih(r;) х 50 х exp (h» (r, ) /2)q» h(f; ))f (2«ехр 2(2» 2) 2

Е)(1) (g2г2 ) 2г, +$2) закон Коши (плотность распределения отношения центАлгоритм функционирования блока 2 коррекции имеет следующий вид:

i: 1; о

q.: Ч ° r;; если i f и, то (i: = i + 1, переход на 2); проверка наличия сигналов m«; $;; ш ; 6 на выходе блоков 4 и 8 определения статистических характеристик

4и8, — 1; 4 . = 0; поиск в таблице значения m„ (m;; ш, 6;;Ь ); ш). если i(ï, то (i = i+1, переход на 6), 4с»): = 4(Р/П

1 2 1

q .: = (г, . + 4V- 4; )q ;

1 если i qf п, то (i: = i + 1), переход на 11).

13254

Формул а изобретения

Система непрерывного весового дозирования, содержащая задатчик суммар- ной производительности и п каналов регулирования, каждый из которых включает в себя блок задания производительности дозатора и весовой дозатор, отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности поддержания заданного соотношения производительностей дозаторов непрерывного действия, система содержит последовательно соединенные сумматор, блок определения статистических характеристик фактической производительности системы и блок коррекции уставок производительности доэаторов, а в каждый канал регулирования дополнительно введены последовательно соединенные блок определения статистических характеристик фактической производительности дозатора и блок деления, причем выход эадатчика суммарной производительно- 25 сти подключен к второму входу блока коррекции уставок производительности дозаторов, третий вход которого соединен с вторым выходом блока определения статистических характеристик фак- gp тической производительности системы и с вторым входом блока деления каждо21 8 го канала регулирования, вход блока определения статистических характеристик фактической производительности дозатсра в каждом канале регулирования соединен с выходом весового дозатора своего канала, с соответствующим входом сумматора и с соответствующим четвертым входом группы блока коррек- ° ции уставок гроизводительности дозатора, выход блока задания производительности доэатора в каждом канале регулирования подключен к соответствующему пятому входу группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, первый выход блока определения статистических характеристик фактической производительности дозатора каждого канала регулирования связан с соответствующим шестым входом группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, второй выход— с соответствуюшим седьмым входом группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, выход блока деления каждого канала регулирования подключен к соответствующему восьмому входу группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, выходы которого соединены с входами соответствующих весовых дозаторов всех каналов регулирования.

1325421

От &.10вбл30в дл.5 0m Юлб От Йл. 7 От Ьл 8

Чп

ЬК бл.б йп&O

Om дл.д

Составитель Л,Цаллагова

Техред Л.Олейник

Редактор Н,Егорова

Корректор И.Пожо

Заказ 3107/42

Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау пская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4