Устройство для автоматического регулирования массы дозы

 

Изобретение относится к дискретному автоматическому регулированию массы дозы и может быть использовано для регулирования процесса порционного дозирования на предприятиях пищевой, химической и др. отраслей промышленности. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Для этого в устройстве для автоматического регулирования массы дозы, содержащем дозатор 1, блок 2 индикации, блок 3 контроля, задатчик 4, вычислительный блок 5, блок 6 памяти и пульт 7 управления, в блоке 5 выполняется оценка среднего арифметического значения, отклонения массы дозируемого продукта, а также оценивается динамика изменения средней массы дозы от выборки к выборке, что позволяет прогнозировать и компенсировать отклонения в последующих выборках. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ) А1 (5l) 4 G 05 1) 7/06 ЙЫВЗИ3

ИППИ-

Б1-.1БЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4252171/24-24 ,(22} 28.05.8? .(46) 15.08.89, Бюл. 11= 30 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский и экспериментально-конструкторский институт упаковочного машиностроения (72) Я.Г.Брудной, И.С.Вассерштейн, Д.Я.Кесельман, M.А,Ковалев, Л.A.Кутырев и E.H..Сивицкий (53) 533.275(088.8} (56) Роткоп Л,JI. Статистические методы исследований на электронных моделях. — M.: Энергия, 1967, с. 199-211.

Авторское свидетельство СССР

1(507778, кл. G 05 D 7/06, 19?4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ИАССЫ ДОЗЫ (57) Изобретение относится к дискретному автоматическому регулированию

2 массы дозы и может быть использовано для регулирования процесса порцион.ного дозирования на предприятиях пищевой, химической и др. отраслях промышленности. Цель изобретения — повы-. шение точности регулированич, Для . этого в устройстве для автоматического регулирования массы дозы, содержащем дозатор 1, блок 2 индикации, блок 3 контроля, задатчик 4,вычислительный блок 5, блок 6 памяти и пульт

7 управления, в блоке 5 выполняется оценка среднего арифметического значения, отклонения массы дозируемого продукта, а также оценивается динамика изменения средней массы дозы от выборки к выборке, что позволяЯ ет прогнозировать и компенсировать отклонения в последующих выборках.

1 з,п. ф-лы, 2 ил.

3 150099

Изобретение относится к дискретному автоматическому регулированию массы дозы и может быть использовано для регулирования процесса порционного доэирования на предприятиях пищевой, химической и других отраслей промьппленности.

Цель изобретения — повышение точ l0 ности регулирования.

На фиг.1 показана структурная схема описываемого устройства; на фиг.2 — функциональная схема вычислительного блока.

Устройство содержит дозатор 1, блок 2 индикации, блок 3 контроля, задатчик 4, вычислительньи блок 5, блок 6 памяти и пульт 7 управления, причем выходы 8, 9 блока 3 подклю- 20 чены к блоку 2 и входам 1 0 11 вычислительного блока 5, к входу 12.которого подключен выход 13 блока 3, выходы 14, 15 блока 6 соединены с входами задатчика 4, выходы 16-20 25 Ь блока 6 подключены к входам блока 5, три выхода которого соединены с входами 21-23 блока 6, подключенного входами 24-27 к выходам пульта 7, Блок 3 содержит весоизмеритель" 30 ное устройство, определяющее массу доз на выходе дозатора 1 ° При этом результаты измерений поступают на входы вычислительного блока 5 и блока 2 в виде сигналов недовеса Я (-) и перевеса F (+), Кроме того,. в блоке

3 определяется величина отклонения массы дозы от номинальной, которая также вводится в блок 5.

Задатчик 4 обеспечивает формирова- 40 ние счгналов коррекции дозатора 1 на увели ение или уменьшение массы дозы с длительностью, пропорциональной значениям входного сигнала.

Вы;ислительный блок 5 содержит 45 элемент ИЛИ 28, счетчик 29, сумматор 30-33, делитель 34, умножители

35, 36 и элемент НГ 37. В блоке 5 вычисляется оценка среднего арифметического значения отклонения массы дозпруемого продукта Я„ от номиналького значения, а также оценивается динамика изменения средней массы дозы от выборки к выборке, что позволяет прогнозировать и компенсировать это отклонение в последующей выборке °

Блок 6 представляет собой устрой ство хранения оперативной информа"

4 ции о величинах подстроечных коэффициентов il, Я, Т и объема выборки и, вводимых с пульта 7, о результатах промежуточных вычислений, осуществляемых блоком 5, о вводе укаэанной информации в блоки 4 и 5.

Пульт 7 обеспечивает ввод числовых значений указанных вьппе параметров в ячейки памяти блока 6 с соответствующими адресами, например, в двоичном коде.

При синтезе блока 5 исходят из того, что текущее значение массы дозы в процессе порционного дозирования является величиной случайной .

Определяющим фактором в изменении массы дозы при неизменном объеме дозатора является неоднородность продукта и в некоторой степени погрешность работы исполнительных механизмов, поэтому изменения массы дозы

1.(с) на выходе дозатора при заданном объеме является суммой двух случайных процессов во времени

f2 где (t) — медленно меняющаяся со1! ставляющая, обусловленная изменением средней насыпной плотности продукта;

f (t) — быстро меняющаяся со2 ставляющая, обусловленная.мгновенными флуктуациями насыпной плотности.

Регулирование процесса дозировануя основано на вычислении оценки условного математического ожидания f,(t+ дt) при заданном ((t), где ()t — дискретный шаг во время подачи управляющего сигнала н. компенсации отклонения массы дозы от номинального значения путем изменения объема дозатора. Оценка ) вычисляет,а 1 сн ка» сумма оценен )К ((,(t)) ц оценки 0 массы, вызваннои изменением насыпной плотности за время Д С. Ес-. .ли ш,, ш, ...,ш„ - массы доэ за время jt$t tj то, как известно из математической статистики, наилучшей . оценкой является (A (t =S

В качестве оценки предлагает7! сн разность между оценкой fj(f (Сьйе)) среднего значения Я„массы за время

ft,t+ht) и априорным значением этой оценки

1500999 ь Б = S„— (Б„„+ g M„, ) и

Далее в качестве оценки выбит рают g М„= Я; Б„+ Я .й S„, где k — текущий номер выборки из и последователь-5 ных доз. Выбор и обусловлен получением достоверной оценки, а также возможными запаздываниями B системе регулирования. Значения коэффициентов 0 Я,(1, 0 6 Я 1 определяются качеством продукта и характером его изменений. Если качество продукта изменяется. незначительно на некотором интервале времени, то значение Я близ- 15

< ко к 1. При значительных изменениях качества продукта, в целях предотвращения раскачивания процесса регулиро- . вания, значение коэффициента I„ должно бь1ть уменьшено. Значение коэффици- 20 ента Я определяется коррелированг костью процесса (г.): с увеличением коэффициента корреляции r((,(t), $, (1:+

+ )). Значение 3 выбирается ближе к г

1 ° Значение коэффициентов L 2г так- 25 же зависит от вида и качества продукта, конструктивных особенностей питателей дозатора. При моделировании на ЭВМ процесса регулирования, например, сахара-песка были определены наилучшие значения Р,=0,92 и = 0,2, После определения величины Ь М„, на которую необходимо изменить массу дозы продукта, с помощью задатчика 4 и введения с пульта 7 коэффици30

Я НТ< Т =К-- (где К вЂ” коэффициент пем редачи, определяемый временем работы исполнительного двигателя и со- 40 ответствующим изменением объема дозатора, а - насыпная плотность материала) рассчитывают произведение

Т ЛИ, определяющее время работы м исполнительного механизма дозатора 1 45 до достижения требуемого изменения объема дозы. 11аправление изменения объема доэатора в этом случае определяется знаком 1 М„, Устройство работает следующим образом.

Значения коэффициентов, 1г, Т

4 и объема выборки и определенные в зависимости от свойств материала и параметров исполнительного механизма дозатора 1 в виде соответствующих сигналов вводятся с пульта

7 в блок 6, при этом значение объема выборки записывается в счетчик

29 блока 5. С выхода дозатора 1 сигналы, соответствующие значениям массы доз, поступают на вход блока

3, а с выходов 8, 9 сигналы поступают на входы блока 2 и элемента ИЛИ

28 блока 5. Эти сигналы соответствуют результатам измерения массы доз в виде сигналов недовеса g(-) или перевеса (+). С выхода элекепта

ИЛИ 28 сигнал поступает на вход счетчика 29, который независимо от знака (полярности) сигнала подсчитывают (суммирует) количество доз, прошедших через весоизмерительное устройство блока 3 контроля, равное объему анализируемой выборки, Сигнал о величине объема выборки со счетчика

29 поступает на входы сумматора 30 и делителя 34. !

Сигналы о величине отклонения массы дозы от номинальной поступают с выхода 13 блока 3 на вход сумматора

30, в котором осуществляется суммирование их или вычитание в зависимости от значения знакового разряда.

Количество циклов суммирования равно объему анализируемой выборки. Сигнал с выхода сумматора 30 поступает на вход делителя 34, в котором вычисляется среднее арифметическое значение отклонения массы дозы $„. от номинальной в данной выборке. Информация о величине S поступает на входы умножителя 35, сумматора 31, а также записывается в блоке 6, Запись в блок 6 является тактирующим сигналом для вызова из блока 6 в умножитель 35 значения коэффициента Л . Результат вычисления произведения S Я

К из умножителя 35 поступает в сумматор 32. Одновременно производится вы вод из блока 6 и ввод в сумматор 33 величин S„, и д М„ „ полученных по результатам анализа предыдущей выборки, а также запись в счетчик 29 величины объема выборки для подготовки его к анализу следующей выборки.

В сумматоре 33 вычисляется сумма S,,+

+dN,, которая поступает через элемент HE 37 на вход сумматора 31, где вычисляется разность S — (S» <+4Ì„<).

Результат вычислений поступает на вход умножителя 36„ Одновременно с выхода сумматора 31 на вход блока 6 поступает тактовый сигнал, осуществляющий вывод из блока 6 и запись в умножитель 36 значения коэффициента Ч 1500999

Вычисленное в умножителе 36 значение

gzf Б„-(Б„„+дИ„,)j поступает на сумматор 32, где оно суммируется с результатом вычисления в умножителе 35, Результат вычисления AM„ c выхода сумматора 32 вводится в блок 6. Сигнал

ЬИ„ является тактирующим для вывода из блока 6 значений коэффициента Т, преобразования вес — длительность и дИ„. С выхода блока 6 сигналы Т, gH поступают на входы задатчика 4, на выходах которого формируются сигналы регулирования Б (+) или 11 (-) для осуществления коррекции дозатора 15

1 в сторону увеличения пли уменьшения дозы пропорционально входным сигналам. Длительность сигнала регулирования зависит от величин Тц и Л И и определяет время работы исполнитель20 ного механизма дозатора 1, а следовательно, и величину изменения объема и массы измеряемых доз.

Формула изобретения 25

1. Устройство для автоматического регулирования массы дозы, содержащее дозатор, соединенный двумя входами с соответствующими выходами задатчи- 30 ка, а выходом — с входом блока контроля, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам вычислительного блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены пульт управления и блок памяти, соединенный первым н вторым выходами с соответствующими входами задатчика, первым, вторым, д третьим и четвертым входами — с соответствующими выходами пульта управления, пятым, шестым и седьмым вхо-. дами " соответственно с первым, вторым и третьим выходами вычислительного блока, а третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами— с соответствующими вхоцами вычислительного блока, подключенного восьмым входом к третьему выходу блока контроля, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит четыре сумматора, счетчик, два умножителя, делитель, элемент НЕ и элемент ИЛИ, соединенный выходом с информационным входом счетчика, подключенного первым выходом к первому входу делителя, а вторым выходом — к первому входу первого сумматора, соединенного выходом с вторым входом делителя, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и первым входом первого умножителя, подключенного выходом к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, подключенного первым входом к выходу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом элемента HH соединенного. входом с выходом четвертого сумматора, причем йервый и второй входы элемента

ИЛИ, вход начальной установки счетчикар второй вход первого умножителя, первый и второй входы четвертого сумматора, второй вход второго умножителя и второй вход первого суммато ра являются соответственно первым— восьмью входами блока, а выход второго сумматора, выход третьего сумматора и выход делителя являются соответственно первым, BTophIM и третьим выходами блока.

1500999

Pm&3

Фия 2

Составитель В.Прямицын

Редактор A,Èàêîâñêàÿ ТехредМ,".îäàíè÷ Корректор Н.Король

Заказ 4865/42 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Я

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101