一种动态滤波的供料控制方法及系统与流程

本发明涉及非电变量的控制或调节系统，尤其涉及一种动态滤波的供料控制方法及系统。

背景技术：

1、在工业生产中，供料过程中流量稳定性和供料量计量的准确性是衡量恒流量供料单元的关键指标，为了实现这一指标，当前方法主要是从硬件和算法两个方面来努力：在硬件方面将传统的光电传感器替换成光幕传感器，增加了成本但是并没有更好的控制运输皮带上的料量；在算法方面，当前采用pid算法控制或者一阶滤波算法对流量进行滤波处理，由于pid算法响应较慢并且控制程度有限且不稳定，易出现因超调而导致的流量震荡问题；当前一阶滤波方法的滤波系数固定，造成滤波效果不够灵敏和相位滞后，从而导致供料量计量精度和流量稳定性下降。在线掺配物通常按恒流量供料单元输出的瞬时流量进行掺配，通常精度计算是用的两种物质的累积重量进行计算，由于恒流量供料单元的瞬时流量和累积产量相位延迟导致掺配物过程施加不准确，影响生产物料质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种动态滤波的供料控制方法及系统，将供料过程分为料量增加阶段、料量减少阶段及料量稳定阶段，在不同阶段计算不同滤波系数进行滤波，滤波系数根据供料单元中料量的变化而变化，可以有效提高滤波方法灵敏度，降低供料过程中皮带周期性运动噪声的干扰和滤波效果滞后性。本发明提供的方法稳定性高，实时性强，测量精度显著提升，提高了供料单元的稳定性。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种动态滤波的供料控制方法，其包括如下步骤：

4、s1：压力传感器按照设定采集频率持续采集供料过程中物料压力信息，并将物料压力信息作为采样值传输给前置计算模块；

5、s2：前置计算模块实时计算两个相邻采样值之间的差值直至达到设定采样值个数，并根据两个相邻采样值之间的差值变化情况判断当前供料阶段是处于料量增加阶段、料量减少阶段还是料量稳定阶段；

6、s3：根据判断出所处的不同供料阶段采用相应的公式计算相应阶段的滤波系数，并将滤波系数代入一阶低通滤波公式中，计算每个阶段滤波后的压力值；

7、s4：根据滤波后的压力值计算供料单元的滤波流量值，再将滤波流量值与设定稳定流量值进行比较，当滤波流量值首次达到设定稳定流量值时，供料单元进入料量稳定阶段，采用滤波流量值进行持续供料；

8、s5：根据计算的每个阶段滤波后的压力值实时计算料量增加阶段及料量稳定阶段的供料量，并将料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和与设定总供料量进行比较，当设定总供料量与料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和的差值等于料量增加阶段的供料量时，供料单元逐渐降低供料速度直至供料量总和等于设定总供料量时停止供料。

9、进一步，步骤s2中采用如下方法判断当前供料阶段是处于料量增加阶段、料量减少阶段还是料量稳定阶段：

10、s21：前置计算模块实时计算两个相邻采样值之间的差值；

11、s22：若相邻两个采样值之间的差值为正值的个数大于相邻两个采样值之间的差值为负数的个数且为正值的相邻两个采样值之间的差值均大于设定阈值，则判断当前供料阶段是处于料量增加阶段；若相邻两个采样值之间的差值为正值的个数小于相邻两个采样值之间的差值为负数的个数，且为负值的相邻两个采样值之间的差值的绝对值均大于设定阈值，则判断当前供料阶段是处于料量减少阶段，处于料量增加阶段与料量减少阶段之间的阶段为料量稳定阶段；

12、s23：下一个计算过程从第二个采样值开始计算两个相邻采样值之间的差值直至达到设定采样值个数。

13、优选的，步骤s2中设定采样值个数为20个。

14、进一步，步骤s3中当前供料阶段处于料量增加阶段或料量减少阶段时按照式（1）计算滤波系数，当前供料阶段处于料量稳定阶段时，先根据式（2）计算设定采样值个数的采样值的方差根，并将第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值与3倍的方差根进行比较，若第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值大于3倍的方差根，则滤波系数为零，若第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值小于或等于3倍的方差根，则计算设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值均大于零或均小于零，则按式（1）计算滤波系数，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值均等于零，则滤波系数为零，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值同时存在大于零和小于零的情况，则按照式（3）计算滤波系数：

15、（1）；

16、（2）；

17、（3）；

18、其中：表示滤波系数，表示压力传感器采样值的序号，表示第个压力传感器采样值，表示第个滤波后的压力值，表示采样值的平均值，表示设定采样值个数。

19、进一步，步骤s3中的一阶低通滤波公式为式（4）：

20、（4）；

21、其中：表示第个滤波后的压力值。

22、优选的，步骤s1中的设定采集频率为1次/秒。

23、进一步，步骤s4中根据式（5）计算供料单元的滤波流量值：

24、（5）；

25、其中：表示供料单元的滤波流量值，表示采样值总数量，表示采样时间。

26、进一步，步骤s5中根据式（6）计算供料单元的供料量：

27、（6）；

28、其中：表示供料单元的供料量。

29、一种动态滤波的供料控制系统，其用于执行如上述任意一项所述的一种动态滤波的供料控制方法，其包括压力传感器、前置计算模块及供料单元，所述压力传感器用于按照设定采集频率持续采集供料过程中物料压力信息，并将物料压力信息作为采样值传输给前置计算模块；所述前置计算模块用于接收压力传感器的物料压力信息，并计算每个阶段滤波后的压力值，再根据滤波后的压力值计算供料单元的滤波流量值，再将滤波流量值与设定稳定流量值进行比较，当滤波流量值首次达到设定稳定流量值时，供料单元进入料量稳定阶段，采用滤波流量值进行持续供料；前置计算模块并根据计算的每个阶段滤波后的压力值实时计算料量增加阶段及料量稳定阶段的供料量，并将料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和与设定总供料量进行比较，当设定总供料量与料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和的差值等于料量增加阶段的供料量时，前置计算模块控制供料单元逐渐降低供料速度直至供料量总和等于设定总供料量时停止供料；所述供料单元接收前置计算模块的信息控制供料电机的转速对供料速度进行调节。

30、发明的有益效果：

31、本发明提供的一种动态滤波的供料控制方法及系统，滤波系数根据料量的变化而变化，可以有效提高滤波方法的灵敏度，降低供料过程中皮带周期性运动噪声的干扰和滤波效果滞后性，并且进行统计学的方差根判断，可以有效去除测量过程中的异常值，排除脉冲噪声的影响，滤除系统和环境噪声，提升压力传感器测量精度，实现供料单元的稳定供料。

技术特征：

1.一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s2中采用如下方法判断当前供料阶段是处于料量增加阶段、料量减少阶段还是料量稳定阶段：

3.根据权利要求1所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s2中设定采样值个数为20个。

4.根据权利要求1所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s3中当前供料阶段处于料量增加阶段或料量减少阶段时按照式（1）计算滤波系数，当前供料阶段处于料量稳定阶段时，先根据式（2）计算设定采样值个数的采样值的方差根，并将第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值与3倍的方差根进行比较，若第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值大于3倍的方差根，则滤波系数为零，若第个压力传感器采样值与第个滤波后的压力值的差值小于或等于3倍的方差根，则计算设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值均大于零或均小于零，则按式（1）计算滤波系数，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值均等于零，则滤波系数为零，若设定的前几个采样值连续两个采样值之间的差值同时存在大于零和小于零的情况，则按照式（3）计算滤波系数：

5.根据权利要求4所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s3中的一阶低通滤波公式为式（4）：

6.根据权利要求5所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s1中的设定采集频率为1次/秒。

7.根据权利要求5所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s4中根据式（5）计算供料单元的滤波流量值：

8.根据权利要求7所述的一种动态滤波的供料控制方法，其特征在于：步骤s5中根据式（6）计算供料单元的供料量：

9.一种动态滤波的供料控制系统，其特征在于：用于执行如权利要求1至8任意一项所述的一种动态滤波的供料控制方法，其包括压力传感器、前置计算模块及供料单元，所述压力传感器用于按照设定采集频率持续采集供料过程中物料压力信息，并将物料压力信息作为采样值传输给前置计算模块；所述前置计算模块用于接收压力传感器的物料压力信息，并计算每个阶段滤波后的压力值，再根据滤波后的压力值计算供料单元的滤波流量值，再将滤波流量值与设定稳定流量值进行比较，当滤波流量值首次达到设定稳定流量值时，供料单元进入料量稳定阶段，采用滤波流量值进行持续供料；前置计算模块并根据计算的每个阶段滤波后的压力值实时计算料量增加阶段及料量稳定阶段的供料量，并将料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和与设定总供料量进行比较，当设定总供料量与料量增加阶段、料量稳定阶段的供料量之和的差值等于料量增加阶段的供料量时，前置计算模块控制供料单元逐渐降低供料速度直至供料量总和等于设定总供料量时停止供料；所述供料单元接收前置计算模块的信息控制供料电机的转速对供料速度进行调节。

技术总结本发明涉及非电变量的控制或调节系统技术领域，尤其涉及一种动态滤波的供料控制方法及系统，方法包括如下步骤：采集供料过程中物料压力信息，并将信息传输给前置计算模块；前置计算模块判断当前供料阶段计算相应阶段的滤波系数及滤波后的压力值；计算滤波流量值，当滤波流量值首次达到设定稳定流量值时采用滤波流量值进行持续供料；计算供料量，并将其与设定总供料量进行比较，当设定总供料量与供料量之和的差值等于料量增加阶段的供料量时，供料单元逐渐降低供料速度。本发明提供的方法及系统有效地提高了滤波方法的灵敏度，有效去除了测量过程中的异常值，提升了压力传感器测量精度，实现了供料单元的稳定供料。技术研发人员：刘相杰,范兵兵,胡恺,唐枫,易周航,杜功优,叶鹏飞,侯程伟,赵子涛受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/4