[发明专利]一种基于在线参数辨识的饮料灌装控制方法

说明书

本发明公开了一种基于在线参数辨识的饮料灌装控制方法，针对饮料灌装机的时变和非线性特点，该方法根据所设定灌装量和历史灌装数据智能调节灌装伺服器的伺服行程，达到提高灌装精度的目的。本发明专利在进行灌装控制器设计时针对灌装过程不同阶段的问题，设计出智能控制算法来自动矫正灌装误差，为了更加合理地设定智能控制器中的参数，本发明根据历史灌装数据在线辨识出饮料灌装系统的灌装灵敏度，根据辨识出的灌装系统灵敏度实时修改仿人智能控制器的补偿系数，进而提高灌装精度，并防止调节过度出现震荡或者调节不足造成不合格率增大的情况发生。

技术领域

本发明涉及饮料灌装生产线自动控制技术领域，涉及一种基于在线参数辨识的饮料灌装控制方法。

背景技术

在食品工业中，饮料灌装机是一种广泛使用的自动化生产设备，在饮料加工、封装过程中扮演着十分重要的角色。饮料灌装精度的提高，不仅仅可以减小生产过程中产生的浪费，还关系着消费者的体验进而影响饮料商家的品牌效益。然而，靠大规模提高生产设备水平来达到提高灌装精度的方法耗资又是巨大的。因此，目前工业生产中，基本都是在不改变原有生产设备的条件下来提高灌装精度。

目前，常用的提高灌装精度的方法大多采用开环控制，通过手动微调的方式，来进行灌装的校准达到提高精度的目的。该方法首先根据物理关系，推导出饮料灌装系统伺服控制量和灌料量之间的关系，然后根据该关系以及饮料密度等物理量确立灌装单位体积饮料需要的控制量大小。生产当中，操作人员还会根据经验，对控制量进行人工微调，该手动调节方法虽然能起到一定的调节目的，提高灌装精度，但是该方法对操作人员经验要求比较高，而且随着灌装环境的变化，可能需要不断的手动微调才能起到持续高精度灌装的效果。由于伺服系统本身就具有非线性特征，当出现同样灌装误差时，不同的伺服灌装系统在不同时刻，调节的程度也是不一样的，仅仅依靠手动调节也是很难保证调节的有效性。

因此，有必要设计一种能够快速、稳定提高灌装精度的饮料灌装控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有饮料灌装机中饮料灌装控制方法的不足，提供一种基于在线参数辨识的饮料灌装控制方法，能有效提高饮料灌装机的灌装精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于在线参数辨识的饮料灌装机灌装控制器设计方法，包括以下步骤：

1)获取饮料灌装机自启动系统开始历史灌装数据，包括灌装伺服行程数组u[1,2,...,n-1]和实际灌装量偏差数组e[1,2,...,n]＝set-y[1,2,...,n]，并对其求平均，得到滤波后当前灌装周期伺服行程和灌装量分别为：和

其中set为设定灌装量，h为求平均数组长度。

2)由上述步骤1)获取的数据进行分析，然后选择不同的控制模态。

3)根据步骤2)所选取的控制模态，求出当前灌装周期的灌装控制量u(k).

4)生产线根据步骤3)求出的灌装周期的灌装控制量u(k)，进行实时控制，并将本次控量以及灌装误差记录到历史数组当中。

步骤1)中，求平均数组长度h的给定方法为：首先在上位机上设定标准求平均数组长度N_r，随着灌装次数的增加，将实际灌装次数n与N_r进行比较，选择相对小的那个参数作为该控制周期的求平均数组长度，即h＝min{n,N_r}.

步骤2)中，控制模态的选择规则如下：

(1)若误差大于某个阈值，即表明过去灌装的误差很大，需要迅速减小误差，采用第一级补偿比例p_max计算控制量增量，采用如下的控制模态一：