自适应多级变速配料控制系统在饲料厂中的应用

置提 供参 考 。 １ 饲 料 厂 自 动 配 料 系 统 的 组 成 和 原 理 本 配料控 制 系统 主要包 括上 位机 、 配料 控制 器 、
料控 制策 略 ， 配 料 过程 分 成 高 速 配 料 、 速 配料 、 将 慢 脉 冲配料 ３个 阶段 ， 配料 控 制 曲线 如 图 ２所 示 。多 级变 速配 料控 制 曲线 包含 卸料 器转 速 曲线和 配料秤 上 的物料 质 量 曲线 ， 中 快 慢 切 换 点 Ｐ 、 切 点 其 预 Ｐ 、 慢速 切换 时 间 ｔ、 料器 速度 、 和最 大配 快 卸 料脉 冲数 等参数 都 可 以通 过 上 位 机 设定 ， 定界 面 设
配 料 的 精 度 和 速 度 ， 而提 高 了产 品 质 量 和 生 产 效 率 。 从
关键词 ： 自适 应 控 制 ； 多级 变速 连 续 配 料 ； 料 参 数 ； 配 配料 精 度
中 图 分 类 号 ：８ ６ ９ ￥ １ ． 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３ ６ ０ （ ０ ２ ０ —０ ４ —０ １０ ～ ２ ２ ２ １ ）７ ０ ９ ３
图 ３
卸 料 器 参 数 设 定
配 料 秤 参 数 设 置 界 面 如 图 ４所 示 ， 要 用 于 配 主 料 监视 参数 、 液体 添加 参数 、 配料 参数 和修 正参数 等
４部 分参 数 的设 置 。配料 监视 参 数部 分 主要 用 于 设 置 延 时监视 时 间 、 视 周 期 时 间和 稳 定 时 间等 参 数 监 的设置 ， 中延 时监 视 时 间是 指 系 统 自动监 测 在 该 其 时间段 内卸 料器 卸料 质 量 是 否达 到 快／ 慢进 料 监 视 所 设 定 的最 小进 料 质量 ， 果 未达 到 则 输 出报 警 提 如 示 缺料 。稳 定 时 问是 用 于延 时监 测 配 料 实 际质 量 ， 提高 系统稳 定性 ； 液体 添 加 参 数部 分 用 于 设 置实 际 标定 的单 位脉 冲液 体 质 量 ， 统会 根 据 采 集 到 的脉 系 冲数 量计 算 出添加 的液 体 质 量 ； 配料 参 数 设 置部 分 用于设 置 清空 监视 周期 、 监视 清空 质量 、 最大 清空 时
如图 ３图 ４ 示 。 、 所
料 仓
各组 分料 仓 、 变频 螺旋 卸料器 与 控制 阀组 、 配料 秤 和 混合 机等 ， 制器 作 为 主站 通 过 Ｐ ｏｉｕ 控 ｒｆ ｓ总线 与 上 ｂ 位机 、 配料 秤 通讯 ， 图 １ 示 。 如 所
开始 配料 时卸 料 器转 速 为 高速 ， 时 配料 秤 此 上物料 质量 增加 很 快 ， 达快 慢 切换 点 质 量 Ｐ 到 时 ， 卸料器 在 快慢切 换 时间 ｔ 内完 成 快慢 速 度切 换 ， 慢 配料 目标 时 间设 为 ｔ（ ＋ｔ≤ ￡） 。到 达 预 切 断 点 质量 Ｐ 。时 ， 卸料 器停 止 卸料 ， 由于 “ 中落料 ” 空 的存 在， 在稳 定 时 问 ｔ 。内 ， 料 质 量 还 要 增加 。稳 定 时 物 间结束 ， 配料 秤称 量结 果应 该有 ３种情 况 ： 是 正好 一 在 允许 误差 范 围 ， 明本次 所设 的配 料参数 很好 ， 表 保 存 当前 参数 ； 二是 偏差 过大 且超 过 目标 质量正 偏差 ， 配 料 系统 已经 无法 调 整 本 次结 果 ， 需要 调 整 配料 参
摘 要 ： 对 目前 国 内饲 料 厂 自动 配料 系统 普 遍 存 在 的 配料 参数 设 定 、 节难 度 大 、 针 调 配料 精 度 差 等 问题 ， 出采 用 提 自适 应 多级 变速 配料 控 制 方 法 ， 实现 变 工 况 下 不 同 配 方 配料 参 数 的 自整 定 ， 低 了从 业 人 员 的 操 作 难 度 ， 高 了 降 提
Ｙ （）在 设 定 误 差 范 围 内 为止 。 ｌ
《
Ｃ铷 ＦＤ 搏Ｅ＆Ｅ 工 ＥＡ 饲科 ＮＬ Ｅ
！ Ｉ ＮＬＵＳＴ Ｙ Ｒ
口
自适 应 多级 变 速 配料 控 制 系统 在 饲 料 厂 中 的应 用
顾 菊 芬 曹应 明 ，
（ ． 锡商 业 职 业 技 术 学 院 电子 工 程 学 院 ， 苏 无 锡 １无 江 ２ ４ ５ ； ． 锡高 等 交 通 职业 技 术 学 校机 电工 程 系 ， 苏 无 锡 １１ ３ ２ 无 江 ２４ ０ ） １０ ０
变频 螺旋卸 料 器 与控制 阀
Ｐ Ｄ 口 ｝ ｒ Ｐ 茎 ｏ —』
上 位机 控 制器
图 １ 配 料 系 统 组 成 示 意 图
系统 上位界 面 由 ＶＢ编 写 ， 以通 过 上 位 机 下 可 载配方 、 定配 料 参 数 等 。配 料 控 制器 根 据 配 方 要 设 求 自动 选择 仓 ， 并启 动 对 应 料仓 下 的变 频 螺 旋 卸 料 器 和控 制 阀 ， 同时读 取 配 料 秤 物 料质 量 进 行 检 测 判 断 ， 据 自适应 多级 变速 控 制 算 法 控制 卸 料 器 转 速 根
国
顾 芬 ： 应 级 速 料 制 统 饲 厂 的 用０年 ７ 菊 等自 多变 配 控 系在 料 中应 ／２■ 期 适 ２ １
正偏 差 （ 正公差 ） 质 量 负偏差 （ 负公差 ）
间、 秤清 空质量 和秤 空延 时关 闭时 间等参 数 ， 空监 清 视 周期 是指在 设定 时 间 内如果 秤卸 料质 量小 于设定 的监视 清空质 量 则 输 出报 警 ， 示 秤 卸 料故 障 。当 提 秤 显示 质量 小于设 定 的秤清 空质 量时 系统任 务秤 已 经清 空 ， 在延 时设 定 时间之后 关 闭秤卸 料 阀 。
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ３ 修 回 日期 ： ０ ２ ０ ８ ２ １ ４２ ； ２ １ － ６２ 作 者 简 介 ： 菊 芬 （９ ０） 女 ， 师 ， 究 方 向为 机 电 控 制 技 术 。 顾 １８ ， 讲 研
数； 三是 偏差过 大且 低 于 目标 质 量 负偏 差 ， 料 系统 配 进入 脉冲再配料 阶段 ， 制绞 龙 点动 配料 ， 至 配料 控 直 质量在 配料误差允许 范 围内结束 。
目前 ， 内饲料 厂普 遍 引入 自动化 生产 线 ， 是 国 但 配 料 系统通 常 需要 随现 场工况 变化 （ 配方 变化 等 ） 如 由人工 重新 设定 参 数 ， 即使 是 专业 调试 工 程 师 也 很 难 快速 整定 出最 优 的 参 数 ， 普通 操 作 人 员 来 说 要 对 求 更 高 ， 度 更大 。这 样 不 仅效 率 低 、 操 作性 差 ， 难 可 而 且配 料精 度 波动 很 大 ， 重 影 响 产 品 质量 。针 对 严
（ 直接表 示 系统 希 望输 出即各 组分 的 目标 质 量 ； ） Ｙ （） 。 是卸 料器输 出 ， 即各 组分 的实 际质量 ； 者之 间 两 产生 的误差为 ｅ （ 。规范输 入 （ ｍ ） 参考 输入 ） 为 配 Ｒ（） 料组分 实时质量 ， 多级 变速配料控制 器根据 输入 和反 馈 的偏 差 ， 按照设 定 的配 料参 数 （ 料 器转 速 和相 应 卸 时问） 控制卸料器转速 和相应时 间即 （） 从而 控制 ， ， 卸料器输 出质 量 Ｙ （） 若 参数 设 置 合适 ， Ｙ （） 。 ， Ｉ 。 一 Ｙ （） 在设 定误差范 围 内。一 旦配方 变 化 、 ￡Ｉ 卸料 器转 速变化 ， 配料参数 随之需要较大 调整 。此时 由于被控 对象 的初 始参 数 不确 定 （ 或事 先未 知 ） 现 场 操 作人 ， 员通常 只能 给定 大概范 围的配 料参数 ， 控制器 的初始 参数不能 调节很 好 ， 因此被 控对 象 的输 出 Ｙ （） 。 与参 考模 型的输出 Ｙ （） 间产 生误 差 ８ （） 大 。当 自 ￡之 较 适应误差被 引入到 自适应调节 器 中 ， 经过 自适 应控 制 规律运算 ， 直接改 变 多级连 续 配料 控 制参 数 ， 产生 新 的控制作 用 （） 制 被控 对象 。从 而使 被控 对象 的 ｆ控 输 出渐近 地 跟 随 参 考 模 型 的 输 出 ， 到 ｌ （） 直 一
时Ｉ ｓ Ｅ／
图 ２ 多 级 变 速 配 料 控 制 曲线
卸料器参数设 置界面如 图 ３ 所示 ， 主要用 于预切 断、 公差和配料 参数 ３ 部分参 数 的设 置 。预切 断部分 用于设置 快慢切换点质 量 、 预切点质量 和预切 断最 大 校正质 量 ， 注意 是 预切 断 最大 校 正质 量 值 （。 ， 需 ｃ） 此 参数是 设置调节范 围防止优化时 调节过 量 ， 后文 修正 公式 中会用到 ； 公差设 置部分用 于设 置质 量 的正 负误 差 范围（ 即死 区范围）分绝 对质量误 差 和相对质 量误 ， 差 两 种 ， 际运 用 时取 两 者 数值 较 小 的一 组 带入 运 实 算 。另外 ， 部 分 还 用 于设 置 系 统 自动 复位 误 差 范 该 围， 也分绝对误 差 和相 对误 差两 种 ， 当配 料 实 际质量 与 目标质量 的差 值超 出死 区部 分在 自动复位 误 差范 围 内时系 统 自动 接 收该质 量 ， 成 配 料 ； 果配 料 实 完 如 际质量与 目标质 量 的差值 超 出死 区部 分不 在 自动 复 位误差 范围 内时 系统输 出报警 ， 由操 作人员 确认后 完 成配料 ， 待下一批次配料 时调整参数 最终使 实 际质量 达 到设定 的死 区范围内 ； 配料参数部 分用 于设定快 配 料 速度 、 慢配料速 度 、 脉冲时间等 。
３ 切 断 点 的 自适 应 调 节 。
本 文采用 的 自适应 调节 系统 是 基于模 型 参 考 的 白适应系统 。模 型参 考 自适应控 制系 统 由参考 模型 、 卸料器 （ 被控对 象） 实时质量反馈 （ 、 配料秤 反馈 信息 ） 和 自适应控制 器构成 ， 其系统结 构如 图 ５所示 。其 中
图 ４ 配 料 秤参 数 设 定
开 始上 位 机设 定 的这些 参 数 可 以只 是 经验 值 ， 不 一定 是最优 的 。下位 Ｐ Ｃ接收初 次 点 质量 和切 断 点 质量 ， 以获 得最 优 的 目标精 度 和速度 。