Устройство для автоматического регулирования массы дозы Советский патент 1989 года по МПК G05D7/06 

Щ /А r/g

13

Uaf-}

1f

fS

Vp(

27

сд

о

о

CUD

CD

гб

5

Ж

ЖГ

(puai

Изобретение относится к дискретному автоматическому регулированию массы дозы и может быть использовано для регулирования процесса порци- оннОго дозирова1шя на предприятиях пищевой, химической и других отраслей промьшшенности, .

Цель изобретения - повышение точности 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, вычислительньй блок 5, блок 6 памяти и пульт 7 управления, причем выходы 8, 9 блока 3 подключены к блоку 2 и входам 10, Л вычислительного блока 5, к входу J2 которого подклзочен выход 13 блока 3, выходы 14, 15 блока 6 соединены с входами задатчика 4, выходы 16-20 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 весоизмерительное 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 () и перевеса f(+) . Кроме того,, в блок 3 определяется величина отклонения массы дозы от нo шнaльнoй, которая также вводится в блок 5 о

Регулирование процесса дозирова- основано на вычислении оценки , условного математического ожидаЗадатчик 4 обеспечивает формирова-40ния /,(t+ it) при заданном f(t),

ние счгналов коррекции дозатора 1 нагде 4 t - дискретный шаг во время

увели гение или уменьшение массы до-подачи управляющего сигнала н, компензы с длительностью, пропорциональной ации отклонения массы дозы от но№1значеииям входного сигнала.нального значения путем изменения

Вьлислительньш блок 5 содержит 45объема дозатора. Оценка t вычисляетэлемент ИЛИ 28, счетчик 29, сумма-(, ак сумма оценки м Г (t) и оцентор 30-33, делитель 34, умножители«и й массы, вызванной изменением

35, 36 и элемент ЫЕ 37. В блоке 5 вы-.насыпной плотности за время dt. Ec-v

числяется оценка среднего арифмети.ли т,, т.

... ,mjj массы доз за

.ли т,, т.

... ,mjj 50 время , t, то, как известно и математической статистики, наилучше

оценкой является

Si

к-(

ческого значения отклонения массы дозируемого продукта S от Номиналь кого значения, а также оценивается динамика изменения средней массы дозы от выборки к выборке, что позволяет прогнозировать и компенсировать это отклонение в последующей выборKG Блок 6 представляет собой устрой i Ct,t+At и априорным значением этой

155

Mf.(4 ,

1г1

в качестве оценки предлагает- ся разность между оценкой ft j. ( среднего значения S массы за время

,

З

ции о величинах подстроечных коэффициентов , Я, Т и объема выборки п, вводимых с пульта 7, о результатах промежуточных вычислений, осуществляемых блоком 5, о вводе указанной информации в блоки 4 и 5. , Пульт 7 обеспечивает ввод числовых значений указанных выше парамет- 0 ров в ячейки памяти блока 6 с соответствующими адресами, например, в двоичном коде.

При синтезе блока 5 исходят из того, что текущее значение массы 5 дозы в процессе порционного дозирования является величиной случайной. Определяющим фактором в изменении массы дозы при неизменном объеме дозатора является неоднородность про- 0 дукта и в некоторой степени погрешность работы исполнительных механизмов, поэтому изменения массы дозы (t) на выходе дозатора при заданном объеме является суммой двух случайных процессов во времени (t) /f,(t) -«- jr(t), где (t) - медленно меняющаяся составляющая, обусловленная изменением средней насыпной плотности продукта;

if (t) - быстро меняющаяся составляющая, обусловленная мгновенными флукту- ациями насыпной цлот- ности.

Регулирование процесса дозирова- основано на вычислении оценки , условного математического ожида0

0ния /,(t+ it) при заданном f(t),

.ли т,, т.

... ,mjj массы доз за

50 время , t, то, как известно из математической статистики, наилучшей .

зы

оценкой является

Si-.

к-(

Ct,t+At и априорным значением этой

Mf.(4 ,

1г1

в качестве оценки предлагает- ся разность между оценкой ft j. ( среднего значения S массы за время

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.

ство хранения оперативной информаоценки

,-(S,.,AM,.,) .

Далее в качестве оценки выбирают дМ - S+ ; -Л S.. , где k - теку «щий номер выборки из п последователь

ных доз. Выбор п обусловлен получением достоверной оценки, а также возможными запаздываниями в системе регулирования. Значения коэффициентов О g . , Об .- определяются качеством продукта и характером его изменений. Если качество продукта изменяется, незначительно на некотором интервале времени, то значение Ц близко к 1. При значительных изменениях качества продукта, -в целях предотвращения раскачивания процесса регулирования

29 блока 5. С выхода дозатора 1 сит - налы, соответствующие значениям массы доз, поступают на вход блока 3, а с выходов 8, 9 сигналы поступают на входы блока 2 и элемента ШЩ 28 блока 5. Эти сигналы соответствуют результатам измерения массы доз в виде сигналов недовеса f(-) или перевеса В()« С выхода элемента ИЛИ 28 сигнал поступает на вход счетчика 29, который независимо от знака (полярности) сигнала подсчитьгоают (суммирует) количество доз, проше.д- 15 тих через весоизмерительное устройство блока 3 контроля, равное объему анализируемой выборки о Сигнал о величине объема выборки со счетчика

значение коэффициента долж- 29 поступает на входы сумматора 30 и но быть уменьшено. Значение коэффиди- 20 делителя 34 ента И определяется коррелирован- , ностью процесса (t): с увеличением коэффициента корреляции ( (t), j (t+ +4t)). Значение выбирается ближе к 1. Значение коэффициентов 1,1 так- 25 0, в котором осуществляется суммиСигналы о величине отклонения мас сы дозы от номинальной поступают с выхода 13 блока 3 на вход сумматора

же зависит от вида и качества продукта, конструктивных особенностей питателей дозатора. При моделировании на ЭВМ процесса регулирования, например, с ахара-песка были определены JQ наилучшие значения

,92 и 0,2. После определения величины Д М, на которую необходимо изменить массу дозы продукта, с помощью задатчирование 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 Sj от номинальной в данной выборке. Информация о величине S, поступает на

с

ка 4 и введения с пульта 7 коэффици- входы умножителя 35, сумматора 31, а

также записывается в блоке 6„ Запись в блок 6 является тактирующим сигналом для вызова из блока 6 в умножиёнта (где К - коэффициент пеу

р едачи, определяемый временем работы исполнительного двигателя и со- ответств тощим изменением объема дозатора, а у- насыпная плотность материала) рассчитывают произведение Т -дМ ,, определяющее время работы

40

тель 35 значения коэффициента Я. Результат вычисления произведения . из умножителя 35 поступает в сумматор 32. Одновременно производится вы- ;вод из блока 6 и ввод в сумматор 33

исполнительного механизма дозатора 1 , величин В и ., полученных по

до достижения требуемого изменения объема дозы. Направление изменения объема дозатора в этом случае определяется знаком 4MX

результатам анализа предыдущей выборки, а также запись в счетчик 29 величины объема выборки для подготовки его к анализу следующей -выборки

Устройство работает следующим об- Q В сумматоре 33 вычисляется сумма S -iт

2 М

разом.

Значения коэффициентов -Я,, 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

5

.09996

29 блока 5. С выхода дозатора 1 сит - налы, соответствующие значениям массы доз, поступают на вход блока 3, а с выходов 8, 9 сигналы поступают на входы блока 2 и элемента ШЩ 28 блока 5. Эти сигналы соответствуют результатам измерения массы доз в виде сигналов недовеса f(-) или перевеса В()« С выхода элемента ИЛИ 28 сигнал поступает на вход счетчика 29, который независимо от знака (полярности) сигнала подсчитьгоают (суммирует) количество доз, проше.д- 15 тих через весоизмерительное устройство блока 3 контроля, равное объему анализируемой выборки о Сигнал о величине объема выборки со счетчика

29 поступает на входы сумматора 30 и 20 делителя 34 , 25 0, в котором осуществляется сумми29 поступает на входы сумматора 30 и делителя 34 0, в котором осуществляется суммиСигналы о величине отклонения массы дозы от номинальной поступают с выхода 13 блока 3 на вход сумматора

рование 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 Sj от номинальной в данной выборке. Информация о величине S, поступает на

входы умножителя 35, сумматора 31, а

40

тель 35 значения коэффициента Я. Результат вычисления произведения . из умножителя 35 поступает в сумматор 32. Одновременно производится вы- ;вод из блока 6 и ввод в сумматор 33

результатам анализа предыдущей выборки, а также запись в счетчик 29 величины объема выборки для подготовки его к анализу следующей -выборки

+ДМк,, которая поступает через элемент ИЕ 37 на вход сумматора 31, где вычисляется разность (8к,+йМ). Результат вычислений поступает на ее вход умножителя 36о Одновременно с выхода сумматора 31 на вход блока 6 пос;тупает тактовый сигнал, осуществляющий -вывод из блока 6 и запись в умножитель 36 значения коэффициента К .

Вычисленное в умножителе 36 значение 5ц-() поступает на сумматор 32, где оно суммируется с результатом вычисления в умножителе 35 Результат вычисления Мц с выхода сумматора 32 вводится в блок 6 Сигнал йМц является тактирующим для вывода из блока 6 значений коэффициента , преобразования вес - длительность и дМц, С выхода блока 6 сигналы , 4М({ поступают на входы задатчика 4, на выходах которого формируются сигналы регулирования Up(+) или Up(-) для осуществления коррекции дозатора 1 в сторону увеличения Или уменьшения дозы пропорционально входным сигналам. Длительность сигнала регулирования зависит от величин Тц, и Д М и определяет время работы исполнитель ного механизма дозатора 1, а следовательно, и величину изменения объема и массы измеряемых доз.

Формула изобретения

дами - соответственно с первым, вторым и третьим выходами вычислительного блока, а третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами - с соответствующими входами вычислительного блока, подключенного восьмым входом к третьему выходу блока контроля.

Фа. 2