Система непрерывного весового дозирования

(50 4 С 05 0 11/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ С 27ственное объесский техноловой промышленваХобин 1,. Жас Со Ье 1 С деЦЬхп 8Сго 1 в оГ 1 пзс 1, р. 23-2. (54) СИСТЕМА ДОЗИРОВАНИЯ (57) Изобрет зирующей тех зовано при пр ного состава мической, ко ПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО осится к весодоожет быть исполь тве смесей задан ллургической, хивой промышленнос от ике иоизвод в мета 6 икорм ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Одесское производдинение "Точмаш" и Одегический институт пищности им, М.В.Ломонос(56) Кугу 1 еЬесЕ Апйгеч1:под аЪоцг Егачиаеггдсвузгешз. - Сапайап сопгцшепйайопр НочешЬег ти и в других отраслях народного хдзяйства. Целью изобретения является увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей весовых доваторов непрерывного действия. Цель достигается тем, что в систему непрерывного весового дозирования, содержащую задатчик суммарной производительности и п каналов регулирования, каждый из которых содержит блок задания производительности доватора и весовой дозатор непрерывного действия, введены блок коррекции уставок производительности дозаторов, сумматор и блок определения статистических характЕристик фактиче- с ской производительности системы, аФ в какдый контур регулирования введены Я блок определения статистических характеристик фактической производи- С тельности доватора и блок деления, 2 ил1 З 254Иэ обре тение отно сит с я к ве содо эирующей технике и может быть использовано при пРоизводстве смесей заданного состава в металлургической, химической, комбикормовой промышленности и в других отраслях народного хозяйства,Цель изобретения - увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей весовых доза- торов непрерывного действия.Сущность изобретения заключается в том, что заданная величина произвоодительности с 1;(С) каждому (1"му) дозатору формируется в зависимости от определяющихся рецептом доэируемой смеси заданных долей компонентов Н и от суммарной производительности 2 О системы дозирования о (г) с учетомЯстатистических характеристик отклонения ьс;(С) и Ьо (г) фактических производительностей дозаторов ц 1(г) . и системы дозирования и (г) от задав ных величин с 1,И) и (1Отклонения фактических производительностей обусловлены множеством факторов (непостоянство влажности дозируемого материала, его плотности, ЗО характеристик истечения материала из расходных емкостей и т.д.). Поэтому 1,(1) и и (г) могут быть представлены в виде стационарных случайных процессов:о 351 И) = Ч,. И) + ь 1 (г) ч(г) - ч,. + ьч (г.),сечение которых имеет нормальный закон распределения с математическим ожиданием ш и средним квадратическим 4 О отклонением 5 . Тогда Фактические соотношения производительностей дозаторов можно описать системой п двумерных плотностей вероятности случайныхвеличин с 1;(г) и с 1 ЫИмеем11%1Ч(С)1 - ,---- хГа,(г) - ш,5 Ох ехр2(1 -иЛ)1г =1,п (1)где 5;,ш; - среднее квадратическоеотклонение и математическое ожидание производительности г-го дозатора,6 -3" 6; - среднее квадратическоеотклонение суммарной производительности системыдозиров ания6; /6 - коэффициент корреляциипроизводительности г-годозатора и суммарной производительности системыи дозирования,ш = Е ш. - математическое ожиданиеЕсуммарной производительности системы доэирования.Математическое ожидание соотношения г. = с, /опри малых 6,;. можно записать какш. = 1 г;Г,(г,)йг;,(2) где функцйя распределения соотношения производительностей имеет вид1,(т,.) -ц (с)к г,. (с), ч(с) хо ох са (с) -ц Г г, с), 0 (с) х хДЧЫ(3)При этом ш ; Ф г; и смещение (ог;) = - (ш; - г.) растет с увеличением средних квадратических отклонений.Причем ш;)г; при г, 0,5 и ш (г; при г0,5.Увеличение точности поддержания заданного соотношения производительностей дозаторов достигается за счет того, что при их работе кроме фактических производительностей измеряются также и их статистические характеристики (математические ожидания и средние квадратические отклонения), с учетом которых по формулам (2) и (3) вычисляют математические ожидания фактических соотношений производительностей доэаторов и их отклонения от заданных величин, а затем формируют доэаторам задания производительности, смещенные на величину этих отклонений. Для этого в систему доэирования введены сумматор и блок определения статистических характеристик Фактической производительности системы, а в каждый контур регулирования введены блок определения статистических характеристик фактической производительности доза. тора и блок деления.На фиг. 1 изображена функциональная схема системы непрерывного весового доэирования, на Фиг.2 - Функциональ 3 13ная схема цифрового варианта системына базе контроллера программируемогоуниверсального "Электроника К 1-20",рассчитанного на управление пятью доэаторами,Система состоит из задатчика 1суммарной производительности, блока 2кОррекции уставок производительностидозаторов, сумматора 3 и блока 4 определения статистических характеристик фактической производительностисистемы, а также из и каналов регулирования, каждый из которых содержитблок 5 задания производительности дозатора, весовой дозатор 6 непрерывного действия, блок 7 деления и блок 8определения статистических характеристик фактической производительностидоэатора.Система непрерывного дозированияработает следующим образом.Сигналы фактических производительностей дозаторов 6 поступают в сумматор 3, где вычисляется суммарная производительность системы дозирования.В блоках 4 определения статистических характеристик и 8 на скользящеминтервале времени вычисляются математические ожидания (первый выход) исреднее квадратическое отклонение(второй выход) фактической производительности системы дозаторов 6. Вблоках 7 деления вычисляется коэффициент корреляции производительностей1дозаторов 6 и суммарной производительности системы как отношение ихсредних квадратических отклонений. Вблок 2 коррекции поступают величиныфактических производительностей отдоэаторов 6, заданная суммарная производительность системы из задатчика1, заданные производительности дозаторов из блоков 5 задания и статистических характеристик отклонений фактических величин от заданных из блоков 4 и 8. В блоке коррекции определяется отклонение математическогоожидания соотношения производительностей дозаторов непрерывного действияот величины, задаваемой блоками 5,и вырабатывается задание дозаторам 6,смещенное на величину этого отклонения.Блоки 2, 3, 4 и 8 представляют собой обычные вычислительные (арифметические) устройства, которые могутбыть реализованы, в частности, на базе одноплатных микро-ЭВМ (Электроника254214НЦ, К 1-20, К 1-30 и т.д.). Работаэтих блоков наиболее полно может бытьописана алгоритмами функционирования,где ц - производительность,"г - отношение производительностидоэатора к производительностисистемы,Ч - наибольший предел производительности,и - количество доэаторов в системе,ш - математическое ожидание,6 - среднее квадратическое откло 15 н ение,Х - величина, характеризующаясуммарную производительностьсистемы,- величина, характеризующая20 производительность -го дозатора;5 - фиктивная (промежуточная, расчетная) величина,- текущее время.25 Сумматор 3 реализует зависимостьЧ И) =Ч 1 И) 10 Алгоритм.его работы, представленный на формализованном языке, имеетследующий вид:30о,: =0;=Ч +если 1 = п, то (ц: = и, переход 35 на 2),- + 1;переход на 3.Таким образом, на выходе сумматора3 в установившемся режиме находитсязначение суммарной производительностисистемы непрерывного весового доэировакия.Блоки 4 и 8 определения статистических характеристик идентичны и осу ществляют измерение среднего значенияи среднего квадратического отклонениявходного сигнала на скользящем вре-.менном интервале , . Система дозирования не критична к длительности этогоинтервала, но величика его должнабыть такой, чтобы сглаживать случайные колебания производительностей дозаторов 6. Для реальных дозаторово6300, 420 С. При этом блоками 4 55 и 8 реализуются зависимостиФг 1ш - -.жл; 6 - =, -1 м)- лш гД 411325421 5Приближенно с достаточной точностью ш и 6 могут быть определены по следующему алгоритму.Переход на 2, где К - коэффициент, иммитирующий интегрирование на сколь 5 зящем интервале времени. Величина К определяется один раз, в зависимости от фактической длительности одного цикла (2:К Ъ 2/С;, при этом К С 1, 0Возможно более точное определение и и 6 . При этом запоминается и (где и ш ф;/Ф ) последних отсчетов (1 вычисляются выраженияр)15 ш - ,Я: и и 6 - Е(о - ш).И 1 х И 1 хе Однако такой способ требует запоминания массива значительной размерности, что влечет необоснованное уве личение емкости памяти блоков 4 и 8, и не позволяет применить стандартные одноплатные микро-ЭВМ. Блок 2 координации определяет сме щение математических ожиданий фактических соотношений производительностей дозаторов и рассчитывает величину координирующего воздействия, обеспечивающую повьппенную точность поддержания фактических соетношений.Величина математического ожидания соотношения г, = п,.(С)/1 (С) при малых 6; определится как ш1г; Е(г )с 1 где Гг(г;) - плотно ть вероятности г; .Причем рированных составляющихпроцессов 1; (С) и с 1 (С) рЕ(62 ,2) (У .2 21. +,2) РЬ(г,- функция Лапласа от аргумента Ь(г; ),Таким образом, ш, является функцией четырех параметров: ш ш 6; и 6Для реальных систем дозирования ш;е 0,1 01; Я; ш а 0,1 Я; Я 6;60;0,1 шд; 6 ФО; 0,1 ш ), т.е. диапазон изменения параметров ш ш 6 6 известен уже на этапе проектирования системы и зависимость ш, (шш; 6 6 ) может быть вычислена заранее на ЭВМ большой мощности (разработана программа для ЕС ЭВМ) и затабулирована в памяти блока координации в виде четырехвходовой таблицы. Получив по таблице значения ш дляг 1 1,п, вычисляют отклонения ь 1ш - г а затем вычисляют коордио1 Ркнирующее воздействие г;, С учетом того, что, г; = О, г, могут бытьх е )(1= 1К1 е- еполучены как г; " ы --ы.иТогда задания производительности дозаторам должны быть сформированы следующим образом:г) Ч (г)г (г,.Ч (г), ) (г)1 е(- О Оц (г)К (г, цх(г), рх(г)е)(,ееегде Й - двумерная плотность вероятности процессов (11(С) ио(С).Для нормальных случайных процессов которыми и являются Я(С) и (1 (С) имеемЕг(г;) = ц;(е(г) (1 + 12 р)г(г,) х 5 Ох ехр(У (г, ) /21%)1(г 1)3)Я 1 ехР 1 2(2 Г) Г РГДЕ Й 0(Г) г(2 2 )2 Г, + ,2 )закон Коши (плотность распределения отношения центАлгоритм функционирования блока 2коррекции имеет следующий вид;1;о ,Ч;: Ч г;если 2.п, то (2.: = д + 1, переход на 2);проверка наличия сигналов ш; 4ш ; 6 на выходе блоков 4 и 8 определения статистических характеристик4 и 8,- 1;. = 0;поиск в таблице значения ш,(ш;,ш ; 6 Ь );13254Формула изобретения Система непрерывного весового дозирования, содержащая задатчик суммар- ной производительности и п каналов регулирования, каждый из которых включает в себя блок задания производительности дозатора и весовой дозатор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с 0 целью увеличения точности поддержания заданного соотношения производительностей дозаторов непрерывного действия, система содержит последовательно соединенные сумматор, блок определения статистических характеристик фактической производительности системы и блок коррекции уставок производительности доэаторов, а в каждый канал регулирования дополнительно введены последовательно соединенные блок определения статистических характеристик фактической производительности дозатора и блок деления, причем выход эадатчика суммарной производительно сти подключен к второму входу блока коррекции уставок производительности дозаторов, третий вход которого соединен с вторым выходом блока определения статистических характеристик фак- ЗО тической производительности системы и с вторым входом блока деления каждо 21 8го канала регулирования, вход блокаопределения статистических характеристик фактической производительностидозатсра в каждом канале регулирования соединен с выходом весового дозатора своего канала, с соответствующимвходом сумматора и с соответствующимчетвертым входом группы блока коррекции уставок гроизводительности дозатора, выход блока задания производительности доэатора в каждом каналерегулирования подключен к соответствующему пятому входу группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, первый выход блока определения статистических характеристик фактической производительности дозаторакаждого канала регулирования связанс соответствующим шестым входом группы блока коррекции уставок производительности дозаторов, второй выход -с соответствуюшим седьмым входомгруппы блока коррекции уставок производительности дозаторов, выход блока деления каждого канала регулирования подключен к соответствующемувосьмому входу группы блока коррекцииуставок производительности дозаторов,выходы которого соединены с входамисоответствующих весовых дозатороввсех каналов регулирования.13 Р 54 с 1 ОтЫ 7 ОеблЗОвдл 5 Оа Юлб Отйл.7 Оябл. 8 Чпдл. б ОлЮлЮ Ощ дл.д оставитель Л,Ц ехред Л,Олейник агов едактор Н,Кгорова орректор И.По каз 3107 4 Подписи изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 8 б Государственно делам изобретен осква, Ж, Ра ВНИИПИ п 113035, о комитета СССРий и открытийущская наб., д. 4/5