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动态定量称重系统的研究与实现

李鹏  
【摘要】:在饲料加工过程中,需要将多种原料按一定的比例混合,以制造某种产品,这种将多种原料按事先设定的比例进行混合的配料配比系统在其他工业生产过程中也有着广泛应用,如建筑、食品加工、化工等行业。配料自动称重系统的开发对这些行业提高劳动生产率,提高产品质量,降低消耗起到重要的作用。 饲料配比系统是一种动态定量称重系统。饲料的称重是一种动态的在线称重,比静态称重要复杂得多,技术难度也高。同时由于空中余料等问题的存在,因此也要对下料进行定量控制,以达到配比设定值。研究一种高速度和高称量精度的方法将是提高生产率和生产优质产品的可靠保证。 本文从实际工程出发,对动态定量称重过程进行了研究,依据动态称重和定量控制相结合的思想,从信号处理和控制算法两方面提高称量的精度和速度,弥补了单独提高动态称重精度或单方面优化定量控制策略的不足。并进行了动态称重信号仿真试验研究和基于PC-BASED的数据采集与控制系统的设计。本文的主要内容有如下几个方面: 1.综述了动态定量称重系统的概况,提出了动态定量称重的关键问题即精度控制,同时指明了本文的研究重点是螺旋加料动态定量称重。 2.将动态称重系统等效为二阶系统,推导出了其动、静态数学模型,然后进行拉普拉斯变换和Z变换,将模型转化成自回归滑动平均模型(ARMA),将问题转化为参数辨识问题。 3.研究了最小二乘参数辨识方法,并分析了参数辨识在称量过程中的应用。通过参数辨识的方法,从采集到的信号中得出了实际物料的重量。为控制算法的实现提供了准确的数据。 4.对给料系统的控制过程进行了分析,阐述了迭代自学习控制方法在动态称重配料过程中的应用。为了消除随机干扰的影响对该控制方法又进行了一定的改进。 5.针对螺旋加料的控制要求,将信号处理算法和迭代自学习控制方法应用于实际工程中,进行了动态定量称量的计算机控制系统的设计,包括硬件、软件实现方法和设计流程。


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