Способ управления процессом порционного дозирования сыпучих материалов

Изобретение относится к технике автоматического регулирования дискретного действия, а именно к автоматическим дозировочным комплексам и мо 5 жет быть использовано для регулирования процессов порционного дозирования на предприятиях пищевой и химической промьппленности.Цель изобретения - повышение точности дозирования за счет более точной оценки среднего значения массы дозы в выборке от номинальной.На фиг. 1 приведены графические зависимости, поясняющие предлагаемый 15 способ; на фиг, 2 - вариант устройства, реализующего способ.Устройство содержит дозатор 1, исполнительный механизм 2, датчик 3 значения текущего объема, преобразо О ватель 4 масса - напряжение, блок 5 пороговых элементов, блок б анализа выборки, блок 7 выбора значений корректирующего коэффициента Р и блок 8 Формирования управляющих сигналов, 25Способ регулирования порционного дозирования сыпучих продуктов осуществляют следующим образом.В каждом цикле дозирования сравнивают массу каждой дозы с номинальным 30 значением, например, величину линейного перемещения подвижной части весов преобразуют при помощи соответствующих датчиков в электрический сигнал. 35Амплитуда сигнала имеет минимальное значение при определенном положении подвижной рамы весов. Это положение устанавливают так, чтобы оно соответствовало номинальной массе до О зы. При отклонении от указанного положения рамы весов амплитуда сигнала увеличивается пропорционально величине линейного перемещения, а фаза сигнала меняется на 180 при изменениионаправления отклонения относительно положения, соответствующего номинальной массе. В результате проведенного сравнения определяют число 1 отклонений в положительную сторону (число перевесов) и число Е отклонений в отрицательную сторону (число недовесов) от номинального значения в выборке из заданного числа и последовательных доз ( + 1 с = и).55Измеряют текущий объем доз в данной выборке и одновременно с указанными операциями сравнивают отклонение массы каждой дозы от номинально текущее значение объема дозыуноминальная масса дозы; заданная браковочная граница корректирующий коэффициент. где Ч Предлагаемый способ управления процессом порционного дозирования сы го значения с верхней д+ и нижней Рбраковочными границами (д"1= 1 д"+1 =с)в этой же выборке и определяют числодоз 1 , вышедших за верхнюю (положительную), и 1 , вышедших за нижнюю(отрицательную) браковочные границы.Затем сравнивают число положительнык д и число отрицательных Е отклонений массы дозы от номинального значения с заранее заданным пороговымзначением 1 ц ( р ( и/2). Величинувыбирают из требуемого соотношениямежду вероятностью правильного обнаружения среднего значения отклонениял массы дозы в выборке из заданногочисла последовательных доз и вероятностью принятия ошибочного решения опостоянном смещении в процессе порционного дозирования,В результате этого сравнения определяют знак корректирующего коэффициента Р, соответствующего наиболеевероятному отклонению средней массыдозы в выборке от номинального значения, При 1 с р знак Г полагают отрицательным, при Е ( 1 ц - положительным.По значениям , Е, 3, .1 с учетом проведенных сравнений из заранеезаданной совокупности чисел выбираютабсолютное значение корректирующегокоэффициента Р,В этой совокупности чисел для каждого сочетания целых неотрицательныхчисел с 1 и 1 (ц с р, и + 1 с п) содержится положительное число, Абсолютное значение Р полагают равным этомучислу для и = , 1 = 1 при 1.( 1 ц,либо для с = Е, 1 = 1 при к (1 ц . Прид) р и Е р присваивают корректирующему коэффициенту Г значение, равноенулюеЗная значения всех указанных вышепараметров, определяют необходимуювеличину д Ч изменения объема доз впоследующей выборке из соотношения:141 б 948 к5 где ф(х) = --бакр - -- .у 1 - инб теграл вероятности.Вероятность того, что текущее значение отклонения от номинального пре Овьппает браковочные границы, определяется из выражения: пучих материалов основан на следуюших вероятностных предпосылках.Последовательность измеряемых масс доз является дискретным случайным процессом, который можно представить как аддитивную смесь двух процессов процесса с сильно коррелированными последовательными значениями доз и процесса с некоррелированными для разных моментов времени значениями,Первый процесс является результатом флюктуаций некоторого усредненного показателя, например средней плотности фасуемого продукта в бункере. 15 Случайные изменения этого показателя обусловлены изменением физико-химичес. ких свойств продукта.Второй процесс обусловлен хаотическими флюктуациями значения показате ля конкретной дозы относительно среднего значения, например, средней плотности продукта в бункере. Указанный процесс в силу целого ряда сравнительно одинаково действующих факторов можно считать нормальным.Исключить погрешности дозирования, обусловленные вторым процессом в рамках заданной технологической схемы не представляется возможным. 30В этой связи целью управления является по возможности точный учет действия первого процесса, Для этого взвешиваемые порции разбиваются на группы из и последовательных доз. При 35 этом отклонения масс доз в каждой отдельно взятой группе из и последовательных доз колеблются вокруг некоторого среднего значения. Значение объемавыборки и не должно быть слишком малым, чтобы проявлялись статистичес- . кие закономерности, и не слишком большим чтобы предположение о посто 1янстве среднего значения веса дозы Д и разброса (дисперсии) 6 относитель5 но этого среднего можно было считать справедливым. Величина Л оценивается исходя из метода максимума правдоподобия при условии, что распределение масс (или, что то же, отклонений) считается нормальным со средним значением Д и дисперсией 6, Тогда вероятность того, что отклонение теку 1щего значения дозы больше номинального значения, задается выражением: 55 Смещение в противоположную сторону влечет только соответствующее изменение в формулах (2) и (3) пределов интегрирования, Учитывая сущность процесса дозирования, используют схему последовательных независимых испытаний, которая позволяет записать вероятность Рп(п того, что за и последовательных взвешиваний имеется точно п значений отклонений от номинала массы одного знака, например положительного, и вероятность Р 1(т) - ровно и)выходов за браковочную границу: Р(ш) С, Р (1 - Р) , (4) где з = О используется формула (2),а при з = 1 - формула (3).Если учесть, что в заданной выборке и имеется ровно х отклонений отноминального значения одного знаЙа(например, положительного) ивыходов (отклонений) за установленнуюбраковочную границу ), то из формул(2) - (4) при значениях в = О, 1можно найти оценки дисперсии 8 и Ясреднего значения отклонения от номинального значения, для которыхвероятности Р 1(ш) достигают наибольшего значения при данных п = 1 иШ =Зависимости Рп(ш) как функции г щЛ /Ь, совпадающие с зависимостямиР,(ш) как функциями у = ( д - й)/Й,приведены на фиг1,Из приведенных графиков видно,что при фиксированныхи 1 можно определить параметры(8) ого уо ДЧ Ч М +д(9) 2 1 г, + агК Р,(о) для которых достигают максимума вероятности Р (д) и Р(1) соответственно, 10 иучетом этого можно определить д2и, которые выбирают в качестве оценок Ь и Ь , Если наибольшие. зна 2чения указанных вероятностей не достигаются (например, при ш10), то 15ллоценки я и 6 определяются из интервальных соображений, Из изложен,ных выше предположений о характерепроцесса дозирования вытекает соотношение 20 25означающее, что требуемое приращениеобъема дозы относится к текущему объему как среднее значение отклонениявеса дозы от номинала к приращениюноминального веса,ЭОВ результате такой коррекции объема дозы в тех же условиях приращениемассы дозы приводят к номинальномузначению М, Если в (7) заменить длна его оценкуи ввести корректируютщий коэффициент Г равенством= Г д,получают соотношение (1).Значения Г могут быть выраженычерез г и у и вычислены заранеепри фиксированном и для возможныхзначений х и 3, причем в силу симмет 40рии вероятностных законов распределения достаточно рассмотреть отклонения лишь в одну сторону от номинального значения и выход за одну браковочную границу, так как другой случай вытекает из первого изменениемзнака. Введение порогового значения/( необходимо, чтобы предотвратитьраскачивание процесса регулирования,вызываемого ложным определением смещения отклонения среднего значениямассы дозы, когда количество отклонений от номинального значения в положительную или отрицательную стороныот номинального значения отличаютсядруг от друга незначительно,В соответствии с изложенным приведем правила для составления совокун 8 6ности возможных абсолютных значений корректирующего коэффициента Г.В ходе регулирования процесса доэирования возможны следующие четыре принципиально различные ситуации, характеризующие заданную совокупность чисел для выбора необходимого значения коэффициента Г.1. рО, 1 ) О, Тогда, находя Г = Ь /Р из соотношений (5), (6) по- венчают 1где уо =щ ак 0,5 С - -ф(у)1 + (у)Р-),г = агя шах 0,5С 1, 11 + + ф (г)3- ф(г)32. 3О,= О. Исходя из интервальных оценок получают ьгде г 1, =г вак 0,5С1. + + ф(г)- ф(г)"3. х = О,О. Исходя из интервальных оценок получают Г=.1+ Уа (10) 2 уа + агг Р,(о) где у = аю гпак 0,5С С - Ф(У) 31 хх+ Ф(У)3 114. а = О, 1 = О. Исходя из интервальных оценок, получают Г = 1/2 . (11)Таким образом, заранее заданную совокупность значений коэффициента Г при фиксированных и и (ц определяют дЛя всех возможных, сочетаний ., ) и 1 ходе регулирования процесса дозирования выбирают иэ запоминающего устройства в зависимости от сложившейся в процессе дозирования сыпучих материалов ситуации.В качестве примера в табл. 1 приведены заранее определенные абсолютные значения коэффипиента Г для и =10 и р = 3; для2 значения коэффициента Г равны нулю.Рассмотрим пример конкретной работы изложенного способа регулирования Пусть в выборке из 1 О послелователь1416948 Ч Г- + ГР з номиналь заданное и нижней я масса до начение ве раковочных ы;хне о б р а р м н и ниц;корректоб по п ующий ко циенч а б упра 1, Спос порционног риалов, за массы кажд ения процессомания сыпучих мате 2. Сп и йотл ю якоэфф м, .что знак кор циента принимаю ч я в сравненииноминальным зна ирующе ицател т о озы ым в сл ае, если числ ений массы до че опр лении числа ожительлоненийачения,следовалож б номльных откл ы от ных числ ицательных от оминального э но массы дозы о выборке из з анного числ формировани п тельных доз управляюобъема гового значения.50,цоз, о т л а и я т ных значений масс доэ с помощью блока анализа выборки определены числа = 9 (число перевесов), 1 е 1 (число недовесов), 1, = б (число выходов отклонения массы дозы от номинала за верхнюю браковочную границу), 1 2 = О (число выходов отклонения дозы от номинала за нижнюю браковочную границу), р = 3. Сравниваяи 1 с р, видно, что Ер, поэтому корректирующему коэффициенту Г присваивается знак минус, фиксируя, что отклонение среднего веса дозы от номинального значения смещено в отрицательную сторону, Далее из таблицы выбирают число, соответствующее ц = Е и 1 = 3, полагая абсолютное значение 1 Г 11,25. Таким образом Г = -1,25. Подставляя полученное значение в формулу , получают Ч -- ф(12) где Мц и величины постоянные дляконкретного процесса до зирования;Ч - измеренное текущее значение объема дозы.В результате формируется управляющий сигнал на уменьшение текущего значения объема доз в последующей в борке на величину дЧ, вычисленную из (12) при заданных заранее М и с. о сигнала для изменени что; с целью повьшения точности дозирования, измеряют текущий объем дозв данной выборке, одновременко сосравнением массы каждой дозы с номинальным значением и определением числа положительных и числа отрицательных отклонений от номинального значения сравнивают отклонение массы каждой дозы от номинального значения сверхней и нижней браковочными границами в этой выборке, определяют длякаждой границы количество выходов за нее, затем сравнивают число положительных и число отрицательных отклонений массы дозы от номинального значения с заданным пороговым значением, по результатам сравнения определяют знак корректирующего коэффициента, абсолютным значением которого принимают наиболее вероятное среднее значение нормированной к среднеквадратическому значению случайной вели-.чины отклонения массы дозы, а величи ну ЛЧ изменения объема доз в последующей выборке определяют из соотноше- ния текущее значение объе ального значения больше з го порогового значения, и принимают положительным, если число отрицател ных отклонений меньше заданного пор14 6948 Составитель Л, ЦаллаговаПчелинская Техред Л.Сердюкова Корректор С, Шекмар Реда Заказ 4064/45 1130 осква,роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро роектная,Тираж ИИПИ Госу по делам