Способ управления процессом порционного дозирования сыпучих материалов

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для регулирования процессов порционного дозирования на предприятиях пищевой и химической промышленности. Целью изобретения является повьшение точности дозирования. Для достижения цели определяют лютное значение и знак корректируннцего коэффициента и определяют величину изменения объема доз в последующей V F М„/ сГ+ F выборке из соотношения uV где V - текущее значение объема доз; Mj - номинальная масса дозы; сГ - заданное значение верхней и нижней браковочных границ; F - корректирующий коэффициент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. В (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 05 D 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4055703/24-24 (22) 14.04.86 (46) )5.08.88. Бюл. II 30 (71) Воронежское экспериментальное конструкторское бюро расфасовочноупаковочного оборудования (72) Л. А. Кутырев, А. В. Сахаров, И. С. Вассерштейн и Д. Я. Кесельман (53) 62-50(088.8) (56) Роткоп Л. Л. Статистические методы исследований на электронных моделях. — М.: Энергия, 1967, с. 199—

211.

Авторское свидетельство СССР

11 507778, кл. G 05 Э 7/06, 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОРЦИОННОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Цзобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для регулирования процессов порционного дозирования на предприятиях пищевой и химической промышленности. Целью изобретения является повышение точности дозирования.

Для достижения цели определяют абсолютное значение и знак корректирующего коэффициента и определяют величину изменения объема доз в последующей

V F ецборяе не.соотношення бV = у †и где V — текущее значение объема доз, М„ — номинальная масса дозы; д — заданное значение верхней и нижней бра- а ковочных границ, F - корректирующий коэффициент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

С."

1416948

Изобретение относится к технике автоматического регулирования дискретного действия, а именно.к автоматическим дозировочным комплексам и мо5 жет быть использовано для регулирования процессов порционного дозирования на предприятиях пищевой и химической промьппленности.

Цель изобретения — повышение точности дозирования за счет более точной оценки среднего значения массы дозы в выборке от номинальной.

На фиг. 1 приведены графические зависимости, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 — вариант устройства, реализующего способ.

Устройство содержит дозатор 1, исполнительный механизм 2, датчик 3 значения текущего объема, преобразо- 2О ватель 4 масса — напряжение, блок 5 пороговых элементов, блок б анализа выборки, блок 7 выбора значений корректирующего коэффициента F и блок 8 формирования управляющих сигналов. . 25

Способ регулирования порционного дозирования сыпучих продуктов осуществляют следующим образом.

В каждом цикле дозирования сравнивают массу каждой дозы с номинальным 30 значением, например, величину линейного перемещения подвижной части весов преобразуют при помощи соответствующих датчиков в электрический сигнал. 35

Амплитуда сигнала имеет минимальное значение при определенном положении подвижной рамы весов. Это положение устанавливают так, чтобы оно соответствовало номинальной массе до- 4О зы. При отклонении от указанного положения рамы весов .амплитуда сигнала увеличивается пропорционально величине линейного перемещения, а фаза сигнала меняется на 180 при изменении 45 о направления отклонения относительно положения, соответствующего номинальной массе. В результате проведенного сравнения определяют число i отклонений в положительную сторону (число перевесов) и число k отклонений в отрицательную сторону (число недовесов) от номинального значения в выборке из заданного числа и последовательных доз (i + k = n), 55

Измеряют текущий объем доз в данной выборке и одновременно с указанными операциями сравнивают отклонение массы каждой дозы от номинальноV ° F ч„/e+ г текущее значение объема дозы номинальная масса дозы; заданная браковочная граница корректирующий коэффициент. где V

Предлагаемый способ управления процессом порционного дозирования сыго значения с верхней d и нижней d браковочными границами (д(= 1д"+! =с ) в этой же выборке и определяют число доз j, вышедших за верхнюю (положительную), и j, вышедших за нижнюю (отрицательную) браковочные границы.

Затем сравнивают число положительнык i и число отрицательных k отклонений массы дозы от номинального значения с заранее заданным пороговым значением f4 (р с п/2). Величину выбирают из требуемого соотношения между вероятностью правильного обнаружения среднего значения отклонения

Л массы дозы в выборке из заданного числа последовательных доз и вероятностью принятия ошибочного решения о постоянном смещении в процессе порционного дозирования, В результате этого сравнения определяют знак корректирующего коэффициента F соответствующего наиболее вероятному отклонению средней массы дозы в выборке от номинального значения. При i с р знак Г полагают отрицательным, при k с р — положительным.

По значениям i, k, j<, j < с учетом проведенных сравнений из заранее заданной совокупности чисел выбирают абсолютное значение корректирующего коэффициента F.

В этой совокупности чисел для каждого сочетания целых неотрицательных чисел q и 1 (q < p, q + 1 с n) содержится положительное число. Абсолютное значение F полагают равным этому числу для q 1, 1 ) при 1 с р либо для q = k 1 = j npu k с1ц ° При

i ) р и k «р присваивают корректирующему коэффициенту F значение, равное нулю е

Зная значения всех указанных выше параметров, определяют необходимую величину d V изменения объема доз в последующей выборке из соотношения:

1416948 теграл вероятности.

Вероятность того, что текущее значение отклонения от номинального пре10 вышает браковочные границы, определяется иэ выражения: пучих материалов основан на следуюших вероятностных предпосылках.

Последовательность измеряемых масс доз является дискретным случайным процессом, который можно представить как аддитивную смесь двух процессов процесса с сильно коррелированными последовательными значениями доэ и процесса с некоррелированными для разных моментов времени значениями.

Первый процесс является результатом флюктуаций некоторого усредненного показателя, например средней плотности фасуемого продукта в бункере.

Случайные изменения этого показателя обусловлены изменением физико-химических свойств продукта.

Второй процесс обусловлен хаотическими флюктуациями значения показате- 20 ля конкретной дозы относительно сред— него значения, например, средней плотности продукта в бункере. Указанный процесс в силу целого ряда сравнительно одинаково действующих факторов мож-25 но считать нормальным.

Исключить погрешности дозирования, обусловленные вторым процессом в рамках заданной технологической схемы не представляется возможным. 30

В этой связи целью управления является по возможности точный учет дей-! ствия первого процесса. Для этого взвешиваемые порции разбиваются на

Группы из и последовательных доэ. При 35 этом отклонения масс доз в каждой отдельно взятой группе из и последовательных доз колеблются вокруг некоторого среднего значения. Значение объема выборки и не должно быть слишком 40 малым, чтобы проявлялись статистичес- . кие закономерности, и не слишком большим чтобы предположение о посто7 янстве среднего значения веса дозы 3 и разброса (дисперсии) 6 относитель1

5 но этого среднего можно было считать справедливым. Величина 4 оценивается исходя иэ метода максимума правдоподобия при условии, что распределение масс (или, что то же, отклонений) считается нормальным со средним значением Д и дисперсией 6 . Тогда вероятность того, что отклонение текуI щего значения дозы больше номинального значения, задается выражением: 55 х где ф(х) = — — . бакр (- — --/ gt — ин72П

Смещение в противоположную стброну влечет только соответствующее изменение в формулах (2) и (3) пределов интегрирования, Учитывая сущность процесса дозирования, используют схему последовательных независимых испытаний, которая позволяет записать вероятность Ро(m) того, что эа и последовательных взвешиваний имеется точно

m значений отклонений от номинала массы одного знака, например положительного, и вероятность Р1(m) — ровно m выходов за браковочную границу:

P (m) С, Р . (1 — Р ), (4) где s = О используется формула (2), а при s = 1 - формула (3).

Если учесть, что в заданной выборке и имеется ровно i отклонений от номинального значения одного знаЙа (например, положительного) и j выходов (отклонений) эа установленную браковочную границу д, то из формул (2) — (4) при значениях в = О, 1 можно найти оценки дисперсии 5 и Я среднего значения отклонения от номинального значения, для которых вероятности P>(m) достигают наибольшего значения при данных m = 1 и

m = j °

Зависимости Ро(тп) как функции г

Л /Ь, совпадающие с зависимостями

Р,(m) как функциями у = (3 — d )/Й, приведены на фиг ° 1.

Из приведенных графиков видно, что при фиксированных и 1 можно определить параметры

141694 (5) л

E- а (6) (8) "a

zo yo

dV

V М + (7) (9) 2 Pz, + arg P,(o)) для которых достигают максимума вероятности Р (i) и P (j) соответственно, 1р и с учетом этого можно определить д

1 и, которые выбирают в качестве оценок b и Ь . Если наибольшие. зна2 чения указанных вероятностей не достигаются (например, при m 10), то 15 и л оценки д и 6 определяются из интервальных соображений. Из изложен,ных выше предположений о характере процесса дозирования вытекает соотношение 2Р

25 означающее, что требуемое приращение объема дозы относится к текущему объему как среднее значение отклонения веса дозы от номинала к приращению номинального веса. эр

В результате такой коррекции объема дозы в тех же условиях приращение массы дозы приводят к номинальному значению М„. Если в (7) заменить 3 л на его оценку g и ввести корректируют щий коэффициент F равенством g = F. д, получают соотношение (1).

Значения Г могут быть выражены через к и у и вычислены заранее при фиксированном и для возможных значений i и j, причем в силу симмет40 рии вероятностных законов распределения достаточно рассмотреть отклонения лишь в одну сторону от номинального значения и выход за одну браковочную границу, так как другой случай вытекает из первого изменением знака. Введение порогового значения

fc необходимо, чтобы предотвратить раскачивание процесса регулирования, вызываемого ложным определением смещения отклонения среднего значения массы дозы, когда количество отклонений от номинального значения в положительную или отрицательную стороны от номинального значения отличаются друг от друга незначительно, В соответствии с изложенным приведем правила для составления совокун8 6 ности возможных абсолютных значений корректирующего коэффициента F.

В ходе регулирования процесса доэирования возможны следующие четыре принципиально различные ситуации, характеризующие заданную совокупность чисел для выбора необходимого значения коэффициента Г.

l. p 7 i О, 1 ) О. Тогда, находя

F = Д /сР из соотношений (5), (6) поютччают где уо щ max 0,5 C n I. l

-y(y) hi. 31 + ф(у) Г)) „ к, = arg max (05 С tl +

+ ф (к)) 51 — ф()3 3;

2. P ã 7 О, = О. Исходя из интервальных оценок получают и где z =а gпак (0 5 Сntl + ф ())1, C l ф()) "

p, Q. Исходя из интер вальных оценок получают

1 + Уа (10) 2 (yo + arg P a(o)) где у = а гпак(0,5 С „ С1 — ф(у)11 х х (1 + ф(у)) i, 4. i = О, j = О. Исходя из интервальных оценок, получают

F -=1/2. (11)

Таким образом, заранее заданную совокупность значений коэффициента

F при фиксированных и и 1ц определяют для всех возможных, сочетаний i, j H

1 ходе регулирования процесса дозирования выбирают иэ запоминающего устройства в зависимости от сложившейся в процессе дозирования сыпучих материалов ситуации.

В качестве примера в табл. 1 приведены заранее определенные абсолютные значения коэффипиента F для и =

10 и = 3; для с1 > 2 значения коэффициента F равны нулю.

Рассмотрим пример конкретной работы изложенного способа регулирования., Пусть в выборке из 10 послелователь1416948 ных значений масс доз с помощью блока анализа выборки определены числа

= 9 (число перевесов), k 1 (число недовесов), j, = б (число выходов отклонения массы дозы от номинала за верхнюю браковочную границу), j g = О (число выходов отклонения дозы от номинала за нижнюю браковочную границу), р = 3. Сравнивая z u k с р, видно, что k р, поэтому корректирующему коэффициенту F присваивается знак минус, фиксируя, что отклонение среднего веса дозы от номинального значения смещено в отрицательную сторону. Далее из таблицы выбирают число, соответствующее q = k и 1 = j, полагая абсолютное значение tF(1,25. Таким образом F = -1,25. Подставляя полученное значение в формулу (I), получают

V д 1,25 () где Мц и d — - величины постоянные для конкретного процесса дозирования;

V — измеренное текущее значение объема дозы.

В результате формируется управляющий сигнал на уменьшение текущего значения объема доз в последующей выборке на величину (a V (, вычисленную из (12) при заданных заранее M и с .

Формула изобретения

1. Способ управления процессом порционного доэирования сыпучих материалов, заключающийся в сравнении массы каждой дозы с номинальным значением, определении числа положительных и числа отрицательных отклонений .массы дозы от номинального значения, выборке из заданного числа последовательных доз и формировании управляющего сигнала для изменения объема ,цоз, отличающийся тем, что; с целью повьш ения точности дозирования, измеряют текущий объем доз в данной выборке, одновременко со сравнением массы каждой дозы с номи5 нальным значением и определением числа положительных и числа отрицательных отклонений от номинального значения сравнивают отклонение массы каждой дозы от номинального значения с верхней и нижней браковочными границами в этой выборке, определяют для каждой границы количество выходов за

V Р

aV — + Г

1 1 и

30 где V — текущее значение объема доз;

З М вЂ” номинальная масса дозы; заданное значение верхней и нижней браковочных границ;

F — корректирующий коэффициент, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, .что знак корректирующего коэффициента принимают отрицательным в случае, если число положительных отклонений массы дозы от

45 .б номинального значения больше заданного порогового значения, и принимают положительным, если число отрицательных отклонений меньше заданного порогового значения.

50 нее, затем сравнивают число положительных и число отрицательных отклонений массы дозы от номинального значения с заданным пороговым значением, по результатам сравнения определяют знак корректирующего коэффициента, абсолютным значением которого принимают наиболее вероятное среднее значение нормированной к среднеквадратическому значению случайной вели-. чины отклонения массы дозы, а величи25 i{y dV изменения объема доз в последующей выборке определяют из соотношения

l 4 l 6948

4 ) 5 6 !

10

1 0,236 0,5 0,555 0,694 0,833 l 1,25 1,486 3,125 3,125

2 0,19 0,4 0 5 0,6 0,77 1 1,4 2,8

2,8

-8g-ß0-f 8 "1Б-14-12-10-08-06 -04-0g 0 02 С а 08 70 18 14 18 18гд 4г t,4 юг.!

0 0 5 0,764 0,911 0 859 0,924 1 1,1 1,323 1,772 5 16 5 16

14! 6948

Составитель Л. Цаллагова

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Сердюкова . Корректор С, Шекмар

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4064/45

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