[发明专利]基于变速率学习的直落式物料配料装置及其控制器

说明书

本发明公开了基于变速率学习的直落式物料配料装置及其控制器，所述配料装置包括机架、多组下料仓和下料阀、含分料器的计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器，在下料仓侧壁和机架上分别安装有距离传感器和振动杆，混料斗内有料位传感器和混料器。基于单次和累积下料误差，控制器通过迭代学习对下料阀进行控制，迭代过程中基于下料误差的变化分别对单次和累积下料误差的学习因子进行动态调整。本发明采用距离传感器和振动杆对下料仓内的物料堆积进行检测和调节，保证落料形态稳定，学习因子能自动调整优化，与现有技术相比，本装置不需要对参数反复试凑，能快捷地获得收敛性能较好的迭代式，且在迭代学习过程中的落料能被有效利用。

技术领域

本发明涉及定量下料配料领域，具体涉及一种基于变速率学习的直落式物料配料装置及其控制器。

背景技术

在工农业制造和商品包装中，有大量的粉粒物料，如煤粉等原料，聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、轻甲基纤维素、聚丙烯睛、环氧树脂粉末涂料等化工原料，石英砂、水泥等建材原料，洗衣粉等日用化工产品，小米、大豆等谷物豆类农产品，或粉、渣、粒状加工食品，饲料、化肥、农药等农业生产物料，以及粉粒状的保健品、中西药剂、调味品等均需要自动定量包装或者配料制造。

目前我国有很多企业仍然采用手工定量配料或者包装，一方面劳动强度大，速率慢，经济效益差；另一方面，食品、药品等手工定量往往不能满足卫生要求，有毒有害的物料，人工参与定量容易对人体造成伤害。因此对生产企业来说，急需提供价廉的具有较高速率和准确度的多组份自动定量下料配料设备或者装置，满足大量的物料定量包装或者配料制造要求。

目前国内外粉粒物料自动定量下料装置常用方法有两种，容积式和称重式。容积式定量依据物料容积进行计量充填或者投料，定量投料迅速，但定量物料质量受到物料密度变化而变化。如申请号为200920248298.2的中国专利考虑到快速下料时难以控制定量而通过先快后慢的方法来减小供料落差的影响，但其下料终值只能接近期望值，准确度不高。

称重式定量依据物料质量进行计量充填或者投料，需要在下料过程中不断称重，根据称重结果反馈控制下料量，由于称重受到下料冲击和空中滞后物料影响较大，下料速度和精度都面临很多困难。为了补偿空中物料对计量精度的干扰，很多方案采用提前关闭阀门的技术，如申请号为201410230888.8的中国专利将配料称重过程划分为三个阶段，并在最后一个阶段采用迭代学习控制方式来计算关闭提前控制量，但该方案中迭代学习的学习因子需要通过反复试凑和反馈观察来进行优选，因此需要长时间的实验和调试，而且该方案仅能提高学习完成后的下料精度，在学习过程中的累积下料精度则无法保证。

发明内容

由于下料过程中的空中落料量受到输送装置关闭速度、下料口到秤斗料面间落差大小、物料下落形态流率等因素影响，提前关闭输送装置的时间难以通过离线实验一次性确定。在迭代学习控制中，往往需要对学习因子反复试凑，通过观察误差变化来优化调整学习因子的选择。因而，普通的迭代学习控制需要较长时间的反复实验来获取优化的学习因子，这对研发过程中多组份配方实验和多组份原料的快捷制造来说，是无法满足要求的。

为此，本发明对下料装置的下料仓和计量斗进行改进，减小物料的空中落差及形态变化；对迭代学习中下料误差的变化过程进行实时检测并据此自动调整学习因子取值；同时通过在迭代预测中将累积误差作为被控量，从而能快速实现高精度的连续下料。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于变速率学习的直落式物料配料装置，包括：机架、下料仓、下料阀、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器；

所述下料阀位于下料仓的底部开口处，所述下料仓和下料阀为2～6组，

位于下料阀下方的所述计量斗，安装在固定于机架的称重模块上，且其底部开口受落料阀控制；

所述混料斗位于落料阀下方，且其底部有一个推板；