Способ измерения массы материала при дозировании

ОБОЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКосудАРствен н ое плтентноеедомство сссР госплтент ссПИСАНИЕ ИЗОБРЕинститут имСершляев Л,ПКоВ.И.; Киселев й 1432339, кл М 1475311, кл ССЫ МАТЕРИА соизмеритепьной ность измерения кратно добавляют(71) Сибирский металлургическийго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛА ПРИ ДОЗИРОВАНИИ(57) Изобретение относится к ветехнике и позволяет повысить точВ процессе дозирования много эталонный груз к массе дозируемого материала формируют управляющие команды на исполнительную чэсть системы дотирования, пропорциональные величине и знаку сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями массы дозируемого материала дпя повышения точности измеряют косвенный сигнал, характеризующий производительность дозатора, например напряженнее, подводимое к обмоткам электромагнитов вибрационного питателя, формируют на основе этого сигнала дополнительный сигнал о массе материала без эта-, лонного груза уточняют пересчетные коэффициенты зависимости между основным и дополнительными сигналами, прогнозируют сигнал о массе материала без эталонного груза при каждом добавлении этого груза 5 з.л ф-лы,2 ил.182 б 711 50 55 Изобретение относится к весоизмерительной технике,Цель изобретения - повышение точности.На фиг. 1 изображен график набора материала при дозировании описываемым способом; на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ.Способ измерения массы материала для дозирования заключается в следующем.В процессе доэирования многократно добавляют эталонный груз к массе доэируемого материала, формируют управляющие команды на исполнительную часть системы дозирования, пропорциональные значению и знаку сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями массы дозируемого материала, измеряют косвенный сигнал (косвенно характеризующий производительность дозаторов), формируют на основе этого сигнала дополнительный сигнал о массе дозируемого материала без эталонного груза, оперативно уточняют пересчетные коэффициенты зависимости, характеризующей связь между основным и дополнительными сигналами о массе дозируемого материала, прогнозируют сигнал о массе дозируемого материала беэ эталонного груза при каждом добавлении эталонного груза, оценивают момент времени забухания колебаний, вызванных добавлением и снятием эталонного груза, определяют при каждом добавлении эталонного груза чувствительность устройства измерения масс с учетом основного и дополнительного сигналов о массе дозируемого материала и непрерывно определяют текущее значение массы дозируемого материа-. ла. При этом на каждом 1-м цикле коррекции, представляющем собой сумму ингервалов времени между добавлениями эталонного груза и времени добавления эталонного груза, оперативно уточняют значение пересчетного коэффициента К (1) по выражению( , 1" - момент времени соответствЕнно начала (-го цикла коррекции и )-го добавления эталонного груза;)к - настроечный параметр, введенный для уменьшения влияния помех оценивания ду(1) и дуд) на результат вычисленияк(1)У К = 0,1 - 2;д у(1), д уд(1) - траектория отклоненийосновного у(т) и дополнительного уд(т) сигналов от их базовых тракторий, рассчитанныхна каждом цикле коррекции по значениямэтих сигналов в моменты времени 1) пооценкам их скорости на предыдущем циклекоррекции, при этом- промежуточная переменная интегрирования в пределах от 1 - с)" до 1.При каждом добавлении эталонногогруза прогноэируемое значение массы дозируемого материала без эталонного грузарассчитывают как сумму значений основного сигнала, взятого в момент времени добавления эталонного груза, произведенияоценки средней скорости изменения этогосигнала, полученной на интервале временимежду добавлениями эталонного груза, надлительность его добавления и составляющей в виде произведения пересчетного коэффициента на отклонение дополнительного сигнала от его базовой траектории,Момент времени затухания колебанийоценивают, отождествляя его с текущимвременем, когда расчетная величина интервала на заранее выбранном скользящем интервале времени от модуля основногосигнала о массе станет меньше заранее заданной величины,Переменную чувствительность устройства измерения масс рассчитывают прикаждом добавлении эталонного груза какЗ 5 отношение интеграла от разности основного измеренного и прогноэируемого сигналов о массе дозируемого материала, взятогона интервале времени между моментамиконца затухания колебаний и снятия эталонного груза, к произведению массы эталонного груза на длину этого интервалавремени.Текущее значение массы дозирующегоматериала определяют непрерывно по вы- ражению) у. )-у(1 -1) у у( )Х(т) = ):Ь(1) где у(1("), у(т(") - значения основного сигнала о массе дозируемого материала в момент времени начала )-го и -1)-го цикла коррекции;у(1) - сигнал, принимающий на интервале времени между добавлениями эталонного груза непосредственно измеренные значения, на интервале времени добавления эталонного груза прогнозируемые знд+ Сущность предлагаемого способа измерения заключается в многократном пульсирующем тестировании устройства измерения масс, непрерывном измерении косвенного сигнала, формировании с его использованием дополнитеЛьной оценки масс дозируемого материала и многократном 3 оценивании переменной чувствительности измерения масс, что позволяет непрерывно с учетом характерных особенностей изменения основного сигналаопределять текущие значения масс дозируемого материала 3 с большей точностью по сравнению с прототипом, особенно на интервалах работы устройства измерения масс при добавленном эталонном грузе, где в прототипе возникают наиболее существенные ошибки, Дли тельность То добавления эталонного груза определяется в зависимости от инерционности исполнительного механизма для добавления эталонного груза, а также от времени хз затухания колебаний, вызван ных добавлением и снятием эталонного груза О, например Т = Зх + 2 х9з я (сня а 9 выодной задан Интерниями ример,Значение бирается рав десятой долиной массы до вал времен .эталонного г массы эталонного гру ным одной восьмой - от среднего значения зиремого материала. и Т между добавле руза выбирается, нап чения основного сигнала о массе дозируемого материала, т, е.- промежуточная временная суммирования, равна 1, 2, 3, ., 1;Ь - оценка чувствительности устройства измерения масс на 1-м цикле коррекции;Ь - оценка чувствительности устройства измерения масс на 1-м цикле коррекции, найденная в соответствии с выражением де х, - интервал времени добавлия) эталонного груза. как Т = (3 - 5) О/Чср, где Чср - средняя скорость дозирования материала,На фиг. 1 приняты следующие обозначения; Т - длительность 1-го цикла коррек 5 ции; Т - интервал времени междудобавлениями эталонного груза массой0 на 1-м цикле коррекции, совпадающий синтервалом времени коррекции коэффициента Кф); ТО - длительность добавления10 эталонного груза на-м цикле коррекции;хз- время затухания колебаний, вызванныхдобавлением или снятием эталонного груза,значение хз находится в зависимости отинерционности исполнительного механиз"5 ма эталонного груза и его массы О; В", с",1, Е - моменты времени соответственноначала 1-го цикла коррекции, добавленияэталонного груза О, оценивая массы дозируемого материала с добавлением эталонным грузом и его снятия; у - основнойсигнал, измеренный в текущий момент времени.На фиг. 2 приняты следующие обозначения: О(1) - косвенный сигнал о производи 25 тельностидозатора,например,подводимыйк обмоткам электромагнитов, для вибрационного электромагнитного питателя; у,тд - основной и дополнительный сигналыо массе дозируемого материала.Устройство, реализующее способ дляслучая порционного дозирования, состоитиз грузоподьемного бункера 1, тензодатчи. ков 2, исполнительных механизмов 3, эталонных грузов 4, приводов 55 электромагнитного вибропитателя, измерителя 6 напряжения, приЬода 7, интегратора8, блока 9 формирования циклов коррекии,блока 10 расчета базовой траектории уд (т),блока 11 расчета базовой траектории у ,0 блока 12 расчета траектории д уд, блока13 расчета траектории д у(г), блока 14 расчета корректировок для коэффициента о,блока 15 задержки, блока 16 расчета скорости изменения сигнала у(т), блока 17 памяти,прогнозатора 18, блока 19 расчета признака р, задатчика 20, блока 21 расчета чувствительности Ь, блока 22 расчета текущегозначения массы доэируемого материала,блока 23 формирования сигнала у, управ 50 ляющего блока 24, задающего блока 25.Способ изменения массы материалапри доэировании реализуется следующим. образом.Градуировочная характеристика нелинейных и нестационарных систем измерения масс в рабочем диапазоне может бытьпредставлена кусочно-линейной аппроксимацией. При этом каждому интервалу аппроксимации сопоставляется слоя1826711 с+т у(",-1)-у(1"-1)у,( ) = у(")-1- -1 х (т,- ) чувствительность Ь. Для определения численных значений Ь непосредственно в процессе набора материала через интервал еремуи Т производят добавления на время Т эталонного груза О. Характер изме-, нения сигнала при добавлении и снятии эталонного груза приведен на фиг. 1. Наличие затухающих колебаний при подаче тестирующих воздействий эталонным грузом О приводит к существенному усложнению процедуры обработки сигнала у(с) на интервале времени Т и к увеличению его длительности. Кроме того, непосредственное использование сигнала у(1) на интервале времени тз неизбежно ведет к появлению больших погрешностей в оценке текущей массы х(1) дозируемого материала. Это обуславливает необходимость использования на интервале Т косвенной оценки массы дозируемого материала по сигналу уд(1) как для расчета значений Ь(1), так и х(1). В качестве косвенного сигнала 0(с) может быть принято, в частности, для вибрационного электромагнитного питателя напряжение, подводимое к обмоткам электромагнитов, Это напряжение 0(т) измеряется с помощью измерителя 6 напряжения и подается на вход интегратора 8, на выходе которого формируется в соответствии с выражением б У (1 1)У (с) : у (") дд 1Ен (где- номер цикла коррекции;1,- моменты времени начала и коннца -1)-го цикла коррекции, Значения указанных моментов времени формируются в блоке 9 формирования циклов коррекции.В блоках 12 и 13 расчета траекторий дуд(1) и д у(т) 1 непрерывно рассчитываются отклонения текущих значений сигналов уд(1) и у(1) от их базовыхзначений в соответствующие моменты времени, т. е.д уд(т) = уд(т) - уд (с);дб уО) =к) у 1 Ы1 В,В блоках 14 расчета корректировок для пересчетного коэффициента Мо и 15 задержки осуществляется, начиная с момента времени у" и заканчивая в 1", оперативное уточнение значений пересчетного коэффициента коЩ где Тд - длительность цикла дозирования, сигнал уд(т), пропорциональный массе материала в процессе набора. Обнуление интегратора 8 осуществляется по сигналу на отключение питэтеля от управляющего блока 24. Для случая непрерывного дозирования с использованием, например, конвейерного весоизмерителя напряжение 0(1) поступают на вход интегратора с отсечкой 8, Нэ выходе интегратора с отсечкой 8 формируется сигнал уд = ) Г ЯИос где То - время отсечки,С помощью тензодатчиков 2 одновременно формируется основной сигнал у(1) о массе дозируемого в грузоподьемный бункер 1 материала, В блоках 10 и 11 на базе соответствующих сигналов уд(т) и у(с) непрерыаио фориируютоя бааоаые траектории уд (1) и у (т) для каждого 1-го цикла коррекдции:-11 В блоке 16 расчета скорости изменения сигнала у(т) с использованием зафиксированных ранее в моменты времени 1" и т" в блоке 17 памяти значений у(т") и у(т") выходного сигнала тензодатчиков 2 и сигналов, пропорциональных моментам времени ф" и с", рассчитывается в момент времени т" по сигналу от блока 9 формирования циклов коррекции оценки скорости изменения основного сигнала у(т) на интервале времени ТСигнал пропорциональный оценке этой скорости, подается на вход прогнозатора 18, Кроме того, на вход прогнозатора 18 поступают сигналы с выхода блока 14 расчета корректировок для коэффициента кф) и с выхода блока 12 расчета траектории дуд(с). В прогнозаторе реализуется процесс вычисления сигнала, пропорционального прогнозируемым значениям массы дозируемо, о материала:у(с )-у( ) у (1)= у( ) + 1 1 п н 1 1 11 п 1 1 нВ блок 19 расчета признака 1 р поступают сигнал с выхода задатчика 20, пропорциональный значению А, а сигнал у(1) с выхода тензодатчиков 2. С использованием этих сигналов в блоке 19 сразу же после добавления эталонного груза, команда на включение привода 7 которого формируется в блоке 9 формирования циклов коррекции, осуществляются расчет признакаи его сравнение с сигналом, пропорциональным значению А, В случае выполнения условия1 р(1) А, ъ" 1т,что соответствует затуханию колебаний сигнала о массе, вызванных добавлением эталонного груза (7, выдается сигнал на включение блока 21 расчета чувствительности Ь(1) устройства измерения масс, В блок 21 поступают сигналы у(1) с выхода тензодатчиков 2 сигналы, пропорциональные моментам 11 и т,а также сигнал прогнозируемых значений у(1) массы дозируемого материала. Расчет переменной чувствительности устройства измерения масс осуществляется в блоке 21 на интервале времени Н 1, Ъ 3 в соответствии выражениемс1 у (1) - у 11 с)1оь 11) -в 11"-1)1 1где Ь(1) - чувствительность устройства измерения масс на 1-м цикле коррекции;0 - значение массы эталонного груза;т, 11 - время начала оценивания значеоний Ь(1) и снятия эталонного груза на 1-м цикле коррекции.Расчет значений Ь(1) осуществляется в течение всего интервала времени добавления эталонного груза и заканчивается в мо-. мент его снятия, осуществляемого по сигналу от блока 9 формирования циклов коррекции.После снятия эталонного груза в моментвремени 1; опять включается в работу блок19 расчета признака р(1): и начинается его сравнение с величиной А, В случае выполнения условияр(т) А, т С Ь 1"что соответствует затуханию колебаний сигнала о массе, вызванных снятием эталонного груза В выдается сигнал для включения в работ блока 14 расчета корректировок для коэффициента со(1+1) на (1+1)-м цикле коррекции. Далее работа устройства на (1+1)-м цикле осуществляется описанному для 1-го цикла.Реализация пульсирующих тестовых воздействий эталонным грузом в процессе дозирования материалов обуславливает наличие повторяющихся операций (циклов коррекции), связанных с оперативной коррекцией значений как пересчетного коэффициента 10, так и чувствительности Ь устройства измерения масс. Управление процессом формирования циклов коррекции осуществляется с помощью блока 9 формирования циклов коррекции, Рассмотрим его работу в случае порционного дозирования, Время выдачи команды на включение питателя отождествляется с моментом времени 1 начала первого цикла коррекциинпересчетного коэффициента Ко. В этот момент выходной сигнал блока 9 включает в работу. блок 14 расчета корректировок для коэффициента Мо(1), Длительность интервала коррекции коэффициента 1 с определяется исходя из соотношения Т" -(3 - 5) О/Чср. В случае, когда текущее время т, формируемое на выходе входящего в состав блока 9 таймера, больше величины Т, сигнар с выхода блока 9 подается на приводуправления исполнительным механизмом эталонного груза для его включения (соответствует моменту времени т)") и одновременно на вход блока 19 расчета признака 1 р, вкл ючая блок 19, В момент т, когда 1 р А, выходной сигнал блока 19 поступает на вход блока 9, где оценивается величина времени затухания тз = т) -т)" и рассчитывается момент времени й 1 - 1+ 2 хз, Когда текущее время 1 нэ выходе таймера станет равным значению а, с выхода блока 9 подается сигнал в блок 21 расчета чувствительности Ь(1) устройства измерения масс на запоминающие текущего значения Ь(1) и одновременно в период 7 для снятия эталонного гру;сд, э также на вход блока 19 для его повто 1 ого1826711 12 Ь(1) ПРИ (, - (, - (,Ь(1)Ь(1+1) пРи т, 5 (. г, н;1 1+15 при условии у) = у(Ь соответствует массен)тары, - промежуточная переменная(1 = 1,2, 3,.1),Рассчитываемое таким образом теку. щее значение массы набираемого материа 10 ла Х(т) сравнивается в управляющем блоке24 с заданным значением порции материалаХ, пропорциональный сигнал которомуформируется в задающем блоке 25, В случаевыполнения неравенства15 Х - Х(т) д,где д - заданное упреждение на остановдозирования, в управляющем блоке 24 формируется команда на закрытие впускногозатвора. Одновременно с этиьл в блоке 920 поступает сигнал с выхода блока 24, являющийся признаком окончания набора и обнуления номера цикла коррекции. У У(+1 1, СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ МАТЕРИАЛА ПРИ ДОЗИРОВАНИИ, заключающийся в том, что в процессе дозирования многократно добавляют эталонный груз к массе дозируемого материала, формируют, управляющие команды на исполнительную часть системы дозирования, пропорциональные значению и знаку сигнала рассогласова-: ния между заданным и текущим значениями массы дозируемого материала, отличающийся тем, что, с целью повыК щения точности, измеряют косвенный сигнал, характеризующий производительность дозатора, формируют на основе этого сигнала дополнительный сигнал о. массе доэируемого материала без эта лонного груза, уточняют пересчетные коэффициенты зависимости, характеризующей связь между основным и дополнительным сигналами о массе дозируемого материала, прогнозируют сигнал о 50 массе дозируемого материала без эталонного груза при каждом добавлении. . эталонного груза, определяют момент времени затухания колебаний, вызван-.ных добавлением и снятием эталонного 55 груза, определяют при каждом добавлении эталонного груза чувствительность устройства измерения масс с учетом основного и дополнительного сигналов о массе дозируемого материала и не-. включения. После выполнения условия 1 рА с выхода блока 19 на вход блока 9 вновь подается сигнал, что является признаком конца первого и начала второго цикла коррекции, т, е. текущий момент времени при появлении этого сигнала отождествляется сВ течение всего периода набора материала с использованием уточняемых на каждом цикле коррекции значений Ь(1) и сигналов у(т), формируемых с помощью блока 23 формирования сигнала у(т), осуществляется в блоке 22 расчета текущего значения массы дозируемого материала непрерывный расчет текущих значений массы в соответствии с выражением у(С )-у(С -1)хй) =Ь(1)где ф у,) пРИ1у(с) =уПРИ ; Формула изобретения прерывно определяют текущее значение массы дозируемого материала.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уточнение значения пересчет- ного коэффициента Е(1) осуществляют на каждом 1-ом цикле коррекции, представляющем собой сумму интервалов времени . между добавлениями эталонного груза и времени добавления эталонного груза, по выражению Ьу-3 с(.-1)дуУ .н н 1 )21 с д 1 с=с(1) при т - 111 Р;Ы т,где ф) - переменный коэффициентпередачи, связывающий сигналы у (1) идуд(т);т, т - момент времени соответственно начала 1-го цикла коррекциии 1-го добавления эталонного груза,ук - настроечный параметр, введенный для уменьшения влияния помехоценивания ду(т) и дуд(т) на результат вычисления ф), ук=0,1-2;ду(т), дуд(т) - траектории отклоненийосновного у(т) и дополнительного уд1) сигналов от их базовых траекторий, рассчитанных на каждом циклекоррекции по значениям, этих сигна 1826711 1415 У ,) ПРИу(с)=у И) при лов в моменты времени 1 Г по оценкам их скорости на предыдущем цикле коррекции, при этомЕ - промежуточная переменная интегрирования в пределах от М 1 до 1.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при каждом добавлении эталонного груза прогноэируемое значение массы дозируемого материала без эталонного груза определяют из соотноше- ния у(с" )-уй" ) уу( ) + х в н 1(-")+к ьу ,1 о йтР ы сГ,угде- прогнозируемое значение массы дозируемого материала беээталонного груза;т 1", 1 Р - моменты времени соответственно начала 1-го цикла коррекции 25и 1-го добавления эталонного груза;у(Г), у(т 1) - значения основного сигнала о массе в момент времени 11и С соответственно;301 о(1) - значение коэффициента передачи к(1) на 1-м цикле коррекции;дуд(т) - траектория отклонения дополнительного сигнала о массе уд(1) отее базовой траектории; 35т - текущее время.4. Способ по п.1, отличающийсятем, что момент времени затухания колебаний определяют, приравнивая его ктекущему времени, когда расчетная величина интеграла на заранее выбранном скользящем интервале времени отмодуля основного сигнала о массе станет меньше заданной величины,5, Способ по п,1, отличающийсятем, что чувствительность устройстваизмерения масс рассчитывают при каждом добавлении эталонного груза какотношение интеграла от разности основного измеренного и прогнозируемоо сигналов о массе дозируемого материала, взятого на интервале времени между . моментами конца затухания колебаний и снятия эталонного груза, к произведению массы эталонного груза на длину этого интервала времени,6. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущее значение массы дозируемого материала определяют непрерывно по выражениюу(с" 1-у(" ) уГ)-узап")хи ." +Б 11)ьггде у(т 1 н), у(тР) - значения основного сигнала о массе дозируемого материала в момент времени начала 1-го и ( - 1) го цикла коррекции;у(й) - сигнал, принимающий на интервале времени между добавлениями эталонного груза непосредственно измеренные значения и на интервале времени добавления эталонного груза прогноэируемые значения основного сигнала о массе доэируемого материала, т,е. где у(11) - значение основного сигнала в момент начала 1-го цикла коррек; ции;промежуточная переменная суммирования, равна 1, 2. 3, , 1; Ь(1) - оценка чувствительности устройства измерения масс на 1-м цикле коррекции;оценка чувствительности устройства измерения масс на 1-м цикле коррекции, найденная в соответствии с выражениемЬ ) при , 5 ь= О (1) ПРИ5 С"Составитель В.ШиршовТехред М.Моргентал ектор Н.Милюкова Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5