專(zhuān)利名稱(chēng)：材料傳遞期間控制送料量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稱(chēng)量與供應(yīng)系統(tǒng)，尤其涉及材料輸送期間控制供料量的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
在許多配料稱(chēng)量/混合系統(tǒng)中，材料依次按照配方或公式確定的量送入混合槽。材料通常以變化的送料速率送入混合槽。在有些系統(tǒng)中，送料速率從每秒不足1磅變化到每秒超過(guò)300磅。不管送料速率如何，總希望在可能的最短時(shí)間內(nèi)把準(zhǔn)確量的材料送入槽內(nèi)。這意味著盡量以最大送料速率送料，然后在送料量接近目標(biāo)量時(shí)停止送料，以實(shí)現(xiàn)期望的準(zhǔn)確材料量而不降低產(chǎn)品輸送率。
送料期間，任何時(shí)刻的秤盤(pán)讀數(shù)都與實(shí)際送料量或在該準(zhǔn)確時(shí)刻停止或切斷送料所得到的最后重量不同。最后配料重量與切斷時(shí)秤盤(pán)讀數(shù)之差稱(chēng)為“漏失量”(Spill)。為此，為獲得準(zhǔn)確所需的材料量，不能以最大流量送料而后在秤盤(pán)讀數(shù)達(dá)到目標(biāo)重量時(shí)停止送料。
解決該問(wèn)題的—種傳統(tǒng)方法是采用兩級(jí)送料，當(dāng)秤盤(pán)讀數(shù)達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)百分?jǐn)?shù)(一般為80～90％)時(shí)，就切換到慢速送料。該法的不同變型使用了多級(jí)送料或節(jié)流閥，不過(guò)都具有延長(zhǎng)送料時(shí)間的作用。以送料時(shí)間為代價(jià)，可通過(guò)降低滴流速率提高精度。過(guò)程中攪拌器造成只能通過(guò)機(jī)械或電子濾波予以減小或消除的嚴(yán)重秤盤(pán)噪聲，加大了精度與送料時(shí)間之間的折衷。
要求有一種方法能在送料期間量化預(yù)測(cè)出“漏失量”。還要求有一種方法能根據(jù)所需的量更好地控制材料輸送期間的供料量。
附圖簡(jiǎn)介盡管本說(shuō)明書(shū)用具體指出并明確要求本發(fā)明的權(quán)項(xiàng)作了結(jié)論，但是通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)較佳實(shí)施例所作的描述，將能更好地理解本發(fā)明，附圖中用相同的標(biāo)號(hào)表示相同元件，其中

圖1是材料輸送期間控制送料量的設(shè)備的示意框圖；圖2是用于確定送料切斷點(diǎn)的控制邏輯的示意框圖，該控制邏輯可配入秤盤(pán)控制器；圖3是流程圖，表示在材料輸送期間控制送料量的方法；圖4是流程圖，表示用交錯(cuò)送料技術(shù)控制多次送料量與時(shí)序的方法；圖5是一例方法，用于判斷是否用基于至少一個(gè)新預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)代替基于至少一個(gè)前一預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)，以便適應(yīng)基于某一預(yù)測(cè)模型的算法；圖6是一例配料稱(chēng)量/混合系統(tǒng)的處理結(jié)構(gòu)；圖7示出原有技術(shù)中不應(yīng)用交錯(cuò)送料技術(shù)的多種送料的傳統(tǒng)順序；圖8示出應(yīng)用本發(fā)明描述的交錯(cuò)送料技術(shù)的多種送料的新順序；和圖9示出交錯(cuò)送料技術(shù)的計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種在材料輸送期間控制送料量的方法。本方法包括以下步驟輸入要從材料源地址送到目的地址的目標(biāo)送料量，應(yīng)用基于預(yù)測(cè)模型的算法修正送料期間的目標(biāo)量，并且根據(jù)過(guò)程性能數(shù)據(jù)用遞歸最小平方法修正該基于預(yù)測(cè)模型的算法。本發(fā)明還涉及一種自適應(yīng)選擇算法，用于判斷是否要用基于至少一個(gè)新預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)代替基于至少一個(gè)前一預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)，以便按過(guò)程變化采納基于該預(yù)測(cè)模型的算法。本發(fā)明還涉及一種在材料輸送過(guò)程中交錯(cuò)地提供至少一種獨(dú)立測(cè)量的材料和提供主料的方法。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖1示出本發(fā)明的系統(tǒng)10的較佳實(shí)施例。圖示的系統(tǒng)10有一混合槽11和一預(yù)稱(chēng)槽12?？梢允褂萌魏螖?shù)量的混合槽和/或預(yù)稱(chēng)槽。可以使用(但不限于)液體、粉末、顆粒等材料。這些材料可通過(guò)閥13～15等送入槽11或12測(cè)量?？梢允褂?但不限于)蝶形閥等任何類(lèi)型閥門(mén)。槽11或12內(nèi)裝的材料量可用測(cè)壓儀16測(cè)量?？梢允褂?但不限于)Mettler Toledo等出售的任何一類(lèi)的測(cè)壓儀。系統(tǒng)10還配有接至可編程邏輯控制器(PLC)18的秤盤(pán)控制器17，它可向PLC 18發(fā)送材料重量19、送料速率20、切斷標(biāo)志21等送料信息。為達(dá)到期望的送料量，秤盤(pán)控制器17與PLC 18同閥輸出控制器22一起工作，確定送料閥合適的關(guān)閉時(shí)間，以允許材料達(dá)到期望的送料量。雖然描述了測(cè)壓儀秤盤(pán)和秤盤(pán)控制器，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白可使用其它測(cè)量系統(tǒng)和/或控制器，包括(但不限于)預(yù)稱(chēng)秤盤(pán)系統(tǒng)、流量計(jì)、稱(chēng)量帶送料機(jī)和/或它們的組合形式。操作員界面23可讓技師訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)10，以便編制報(bào)告或執(zhí)行其它系統(tǒng)相關(guān)功能。
參照?qǐng)D2，圖示為測(cè)定送料切斷點(diǎn)的控制邏輯的示意框圖。該控制邏輯可配入秤盤(pán)控制器17。為減少混合槽11內(nèi)攪拌器造成的噪聲等噪聲，可用濾波器30濾波來(lái)自測(cè)壓儀16的輸入。利用濾波的輸入，向PLC 18發(fā)送重量19與送料速率20，如圖1所示。將從PLC 18輸入的控制目標(biāo)量33與判斷方框34的重量19作比較，以確定關(guān)閉送料閥的切斷點(diǎn)。應(yīng)用方框35里的邏輯參數(shù)有利于指示關(guān)閥時(shí)間，雖然可使用其它邏輯控制法。
參照?qǐng)D3，使用的流程圖示出一種在材料輸送期間控制送料量的方法。圖3和4使用了標(biāo)準(zhǔn)的流程圖符號(hào)，矩形框代表執(zhí)行的步驟，如開(kāi)始送料或讀取材料重量，菱形框代表系統(tǒng)10和/或元件所作的判斷。流程圖右側(cè)的加圈字母代表離開(kāi)點(diǎn)，它在圖左側(cè)同樣的加圈字母處再進(jìn)入該圖。本方法在開(kāi)始框40開(kāi)始。在框42中，測(cè)出開(kāi)始的秤盤(pán)重量(SW)。在框44，把目標(biāo)重量(TW)置成等于SW+配方重量(FW)，F(xiàn)W是期望的送料量。在框46，打開(kāi)閥13，允許送主料。讀出當(dāng)前秤重并作濾波，如圖2所示，并在框48置成濾波秤重(W)。把材料流速(Q)計(jì)算為Q＝(W-Wlast)/(t-tlast)，其中t是送料持續(xù)時(shí)間，Wlast與tlast是之前讀取的類(lèi)似值。該步驟在框50中執(zhí)行。在框52中按預(yù)測(cè)模型PS＝K1*Q+K2*Q2規(guī)定和計(jì)算預(yù)測(cè)漏失量(PS)，其中K1與K2都是預(yù)測(cè)模型的參數(shù)，與材料流速無(wú)關(guān)，而Q是上述測(cè)出或算出的材料流速。在框54里，把預(yù)測(cè)的最后重量(PFW)定義和計(jì)算為PFW＝W+PS。在判斷框56中，若PFW小于TW，該方法就從右側(cè)加圈字母“A”退出，并在左側(cè)加圈“A”處再進(jìn)入流程圖，否則該方法繼續(xù)到框58。在框58中，為停止送料，關(guān)閉或切斷閥13等。在框60中，為使秤盤(pán)穩(wěn)定，允許經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間(如1～3秒)。在框62中，測(cè)出最后的材料重量(FW)。在框64中，把送料誤差(E)定義和計(jì)算為E＝FW-TW。在框66中，把實(shí)際漏失量(S)定義和計(jì)算為S＝切斷點(diǎn)預(yù)測(cè)漏失量(PSc)+E。在框68中，用新數(shù)據(jù)點(diǎn)(Q、S)修正預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2，其中Q等于切斷點(diǎn)的材料流速，S為實(shí)際漏失量。該方法在結(jié)束框70結(jié)束。
預(yù)測(cè)漏失量與預(yù)測(cè)模型上述預(yù)測(cè)的漏失量公式的理論，認(rèn)識(shí)到下列四要素(a～d)的作用，這些要素對(duì)任何指定時(shí)刻的稱(chēng)盤(pán)讀數(shù)與在該時(shí)刻(即在該準(zhǔn)確的時(shí)刻給閥一個(gè)關(guān)閉指令，稱(chēng)為“切斷”時(shí)刻)停止送料而得出的最后秤重之間的偏差有貢獻(xiàn)a.材料懸浮—已通過(guò)閥的部分材料仍處于“自由下落”還未到達(dá)混合槽。
b.減速力—阻制材料落入混合槽所需的力。該流動(dòng)力加到稱(chēng)盤(pán)讀數(shù)中，直到材料停止流動(dòng)。
c.秤盤(pán)/濾波器滯后—送料期間，在對(duì)攪拌器或其它過(guò)程元件引起的阻尼振動(dòng)濾波時(shí)，任何時(shí)刻的秤盤(pán)讀數(shù)都會(huì)“滯后”于秤盤(pán)上的實(shí)際重量。不管濾波的類(lèi)型——機(jī)械、電子或數(shù)字——秤重偏差或滯后將隨著送料流速提高而增大。增大平直作用的更大濾波也會(huì)增大滯后。
d.閥“讓通過(guò)”—閥不能瞬間關(guān)閉。閥在關(guān)閉時(shí)，一些材料仍會(huì)通過(guò)。
在切斷點(diǎn)測(cè)出的重量讀數(shù)與過(guò)程“穩(wěn)定”后混合槽內(nèi)材料最后重量之間的這種偏差稱(chēng)為漏失量，它被精密地定義為漏失量＝最后配料重量一切斷時(shí)稱(chēng)盤(pán)讀數(shù)。運(yùn)用這一原理，可把實(shí)際應(yīng)用推導(dǎo)為預(yù)測(cè)模型PS＝K1*Q+K2*Q2，其中Q是測(cè)出或計(jì)算處的材料流速，K1、K2是與材料流速Q(mào)無(wú)關(guān)的預(yù)測(cè)模型參數(shù)。
參考上述預(yù)測(cè)模型PS＝K1*Q+K2*Q2，當(dāng)初始向下送料速度為零或與流速無(wú)關(guān)時(shí)，使用下列值K1＝Tf+Kv-V0/32.2K2＝0其中Tf是濾波器合成時(shí)間常數(shù)，Kv是閥讓通過(guò)系數(shù)，它等于？0tcf[xv(t)]dt，V0為材料初始向下速度。
當(dāng)材料初始向下速度正比于流速時(shí)，則使用下列值K1＝Tf+Kv
Tf是濾波器合成時(shí)間常數(shù)，Kv是閥讓通過(guò)系數(shù)，等于？0tcf[xv(t)]dt，和K2＝-1/(32.2*ρ*Av)ρ是材料密度，Av是閥或者材料通過(guò)其從源地址移到目標(biāo)地址的其它管道的截面積。
參照?qǐng)D4，使用的流程圖表示一種用交錯(cuò)送料技術(shù)控制多次送料量與時(shí)序的方法。該方法從開(kāi)始框80開(kāi)始。在框82中，測(cè)出開(kāi)始秤重(SW)。在框84中，把目標(biāo)重量(TW)置成SW+配方重量(FW)，F(xiàn)W是期望送料量。在框86中，把每次交錯(cuò)預(yù)稱(chēng)重送料或卸料重量加給TW。在框88算出延時(shí)Tdt以便延遲送主料，也稱(chēng)作送主料開(kāi)始。所有交錯(cuò)預(yù)稱(chēng)重送料或卸料都在框90中開(kāi)始。在框94開(kāi)始送主料之前，延時(shí)Tdt在框92中等到期滿(mǎn)。在框96中，該方法等待所有的交錯(cuò)預(yù)稱(chēng)重送料或卸料都完成。用交錯(cuò)預(yù)稱(chēng)重送卸料的任何重量誤差調(diào)節(jié)目標(biāo)重量(TW)。然后，該方法進(jìn)到框98，其中當(dāng)前秤重經(jīng)測(cè)量、濾波，被置成值(W)。在框100中，把材料流速(Q)計(jì)算為Q＝(W-Wlast)/(t-tlast)，其中t是送料持續(xù)時(shí)間，Wlast與tlast為之前讀數(shù)的類(lèi)似值。在框102，預(yù)測(cè)的漏失量(PS)被定義和計(jì)算為預(yù)測(cè)模型PS＝K1*Q+K2*Q2，其中K1與K2是預(yù)測(cè)模型參數(shù)，與材料流速無(wú)關(guān)，Q是上述材料測(cè)出或算出的流速。在框104，預(yù)測(cè)的最后重量(PFW)被定義和計(jì)算為PFW＝W+PS。在判斷框106中，若PFW小于TW，方法就從右側(cè)加圈字母“B”的退出，再?gòu)淖髠?cè)加圈字母“B”進(jìn)入流程圖，否則方法繼續(xù)到框108。在框108，為停止送料，關(guān)閉或切斷閥13等。在框110，為讓秤盤(pán)穩(wěn)定，允許經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間(如1～3秒)。在框112測(cè)出材料最后重量(FW)。在框114，把送料誤差(E)定義和計(jì)算為E＝FW-TW。在框116，把實(shí)際漏失量(S)定義和計(jì)算為S＝在切斷點(diǎn)預(yù)測(cè)的漏失量(PSc)+E。在框118，用新數(shù)據(jù)點(diǎn)(Q、S)修正預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2，其中Q等于切斷點(diǎn)的材料流速，S為實(shí)際漏失量。該方法在結(jié)束框120結(jié)束。
預(yù)測(cè)模型的自適應(yīng)修正預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2同流速Q(mào)無(wú)關(guān)，但可以因過(guò)程或材料特性變化如閥的開(kāi)閉或其它過(guò)程現(xiàn)象而緩慢變化。每次送料后，一般用下述例行程序與策略來(lái)判斷新的點(diǎn)(如切斷流量、實(shí)際漏失量)能否有效的修正預(yù)測(cè)模型。參照?qǐng)D5，定義的坐標(biāo)系130顯示相關(guān)變量值與至少一個(gè)獨(dú)立變量值的關(guān)系。該相關(guān)變量通過(guò)某一預(yù)測(cè)模型(如前所述)定義的數(shù)學(xué)函數(shù)與該獨(dú)立變量相關(guān)。接著，在坐標(biāo)系130上限定一閉合的參照框132。根據(jù)預(yù)定的可接受送料數(shù)據(jù)值，閉合的參照框132的固定中心點(diǎn)140位于相關(guān)與獨(dú)立變量值，其中閉合參照框的量綱起初按預(yù)定可接受送料數(shù)據(jù)值設(shè)定。這些量綱與中心點(diǎn)140用過(guò)程性能數(shù)據(jù)按規(guī)則調(diào)節(jié)。然后，在坐標(biāo)系130上限定有限數(shù)量的連續(xù)更小閉合選擇框134、136(在圖5實(shí)例中用兩個(gè)框，但可使用任意個(gè)框)。根據(jù)從過(guò)程性能數(shù)據(jù)算出的相關(guān)與獨(dú)立變量的當(dāng)前平均值，閉合選擇框134、136的中心點(diǎn)138位于相關(guān)與獨(dú)立變量值。閉合選擇框134、136的量綱由閉合參照框量綱連續(xù)更小的分?jǐn)?shù)倍定義。接著，規(guī)定至少一個(gè)判斷規(guī)則，該規(guī)則可以用特定的新數(shù)據(jù)點(diǎn)(如圖5中實(shí)例141～144)選擇修改預(yù)測(cè)模型的特定規(guī)則，其中新數(shù)據(jù)點(diǎn)的相關(guān)與獨(dú)立變量值由過(guò)程性能數(shù)據(jù)導(dǎo)出。該選擇依賴(lài)于框132、134、136中哪一個(gè)框包含該數(shù)據(jù)點(diǎn)。若新數(shù)據(jù)點(diǎn)141包含在兩個(gè)最小的選擇框136與閉合參照框132內(nèi)，就修正至少一個(gè)預(yù)測(cè)模型參數(shù)。若新數(shù)據(jù)點(diǎn)142包含在兩個(gè)較大的選擇框134與閉合參照框132內(nèi)而不在較小的選擇框136內(nèi)，則重置至少一個(gè)預(yù)測(cè)模型參數(shù)。若新數(shù)據(jù)點(diǎn)143包含在閉合參照框132內(nèi)而不在任一所述選擇框134、136內(nèi)，則根據(jù)在該區(qū)域內(nèi)的首次出現(xiàn)，不改變?nèi)魏晤A(yù)測(cè)模型參數(shù)。若新數(shù)據(jù)點(diǎn)144位于閉合參照框132之外，不改變?nèi)魏晤A(yù)測(cè)模型參數(shù)。
該例行程序或方法自動(dòng)啟動(dòng)，根據(jù)首次送料數(shù)據(jù)自動(dòng)設(shè)定基于預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)的初始值。另外，該例行程序或方法自我校正，在檢測(cè)出符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變化過(guò)程或材料特征時(shí)，基于預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)就復(fù)位。
修正與復(fù)位公式對(duì)配料順序中的每種不同材料，使用并保持獨(dú)立的預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2。在每次送料后都按上述選擇方法修正或復(fù)位預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2。作這種修正或復(fù)位的公式用稱(chēng)為“遞歸最小平方”的常規(guī)數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出，對(duì)于一數(shù)據(jù)點(diǎn)序列，該方法將實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)與預(yù)測(cè)模型提供的估算點(diǎn)之偏差的平方和減至最小。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)包括作為獨(dú)立變量的切斷流量Q和作為相關(guān)變量的實(shí)際漏失量S。送料完成后，在下列公式中用新數(shù)據(jù)點(diǎn)(Q、S)修正或復(fù)位預(yù)測(cè)模型參數(shù)K1與K2以及下述定義并應(yīng)用于該預(yù)測(cè)模型的附加參數(shù)。
設(shè)(Q、S)代表新數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中Qi＝切斷流量，Si＝實(shí)際漏失量。
調(diào)用初始數(shù)據(jù)點(diǎn)(即來(lái)自第一次送料)，即準(zhǔn)備用來(lái)復(fù)位預(yù)測(cè)模型的點(diǎn)(Q0，S0)。
將五個(gè)模型需要的附加參數(shù)定義如下A＝平均流量AA＝平均漏失量B＝平均(流量)2BB＝平均(流量·漏失量)C＝平均(流量)3然后按下列公式修正或復(fù)位上述預(yù)測(cè)模型PS＝Ki*Q+Kz*Q2對(duì)每個(gè)新數(shù)據(jù)點(diǎn)(Qi，Si)，其中Qi＝切斷流量，Si＝實(shí)際漏失量修正ANEW＝AOLD+β·(Qi-AOLO) (平均流量)BNEW＝AOLD+β·(Qi2-BOLD)CNEW＝COLD+β·(Qi3-COLD)AANEW＝AAOLD+β·(Si-AAOLD)(平均漏失量)BBNEW＝BBOLD+β·(Qi·Si-BBOLD)于是K1=C·AA-B·BBA·C-B2]]>K2=A·BB-B·AAA·C-B2]]>初始點(diǎn)(Q0，S0)和復(fù)位A0＝Q0(平均流量)B0＝Q0-2C0＝Q0-3AA0＝S0(平均漏失量)BB0＝Q0·S0則K1=AAA]]>K2＝_0在上述公式中，β為加權(quán)系數(shù)，值為0～1。較小的D值為前一數(shù)據(jù)點(diǎn)提供更大的加權(quán)。在本方法的若干應(yīng)用中，已有效地使用了β＝0.17的值，該值對(duì)第25個(gè)最新數(shù)據(jù)點(diǎn)加權(quán)0.01，對(duì)第50個(gè)最新點(diǎn)加權(quán)0.0001。
交錯(cuò)送料技術(shù)批量制造系統(tǒng)有多種過(guò)程設(shè)計(jì)方案，它們都有自己的特色。一種最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)包括多槽結(jié)構(gòu)。槽的規(guī)模以必要的精度送料。也可作平均操作以提高通過(guò)量。這些槽裝在測(cè)壓議稱(chēng)重設(shè)備上，通過(guò)監(jiān)視重量變化控制材料移動(dòng)。一般而言，在任一槽內(nèi)一次只管理單種材料移動(dòng)。
參照?qǐng)D6，配料稱(chēng)量/混合的實(shí)例過(guò)程結(jié)構(gòu)160有兩個(gè)預(yù)稱(chēng)槽162、164，它們支撐形成最終產(chǎn)物的主槽166。該結(jié)構(gòu)允許在上方的預(yù)稱(chēng)槽162、164中處理中間材料，并在需要時(shí)送到下方的主槽166。雖然圖6示出具有兩個(gè)預(yù)稱(chēng)槽的系統(tǒng)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，可以應(yīng)用其它測(cè)量系統(tǒng)和/或控制器，包括但不限于流量計(jì)、稱(chēng)量帶送料器和/或它們的組合形式。
傳統(tǒng)操作如圖7的傳統(tǒng)操作圖所示，制造產(chǎn)品時(shí)，各槽通過(guò)其制作循環(huán)與其它槽相互作用。本例中，材料A、B、C送到預(yù)稱(chēng)槽與主槽的操作同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)主槽準(zhǔn)備接收預(yù)稱(chēng)量的中間材料時(shí)，中間材料被到移到主槽，主槽里的所有其它活動(dòng)暫停。這種成批制造法能以有效的速率提供合格產(chǎn)物。然而，由于對(duì)附加產(chǎn)品的要求的提高，一般要增添附加制造系統(tǒng)或通過(guò)加班或值班延長(zhǎng)制造時(shí)間。
交錯(cuò)預(yù)稱(chēng)卸料與送料為縮短批量循環(huán)時(shí)間而提高產(chǎn)量，本發(fā)明在從預(yù)稱(chēng)槽傳送中間材料的同時(shí)，可用測(cè)壓儀系統(tǒng)送料。該方法明顯提高了原有過(guò)程的產(chǎn)量而不作物理上的改動(dòng)。循環(huán)時(shí)間的縮短取決于若干因素，各系統(tǒng)必須評(píng)估出它的潛能。如圖8中交錯(cuò)送料操作圖所示，預(yù)稱(chēng)卸料與送料相協(xié)調(diào)，二者同時(shí)加到主槽里。這樣操作仍能準(zhǔn)確地提供主料，在結(jié)束送料之前，預(yù)稱(chēng)量先結(jié)束其送料。
這種交錯(cuò)送料技術(shù)工作時(shí)，保持著有關(guān)過(guò)程大多數(shù)方面性能的信息。這種信息包括材料流速、槽容量與排料時(shí)間，在過(guò)程使用時(shí)定期做修正。然后，該信息用來(lái)做出執(zhí)行交錯(cuò)送料所必須的預(yù)測(cè)，如圖9的時(shí)序圖所示。參照?qǐng)D9，提出以下的定義Tdb這是預(yù)稱(chēng)量可以進(jìn)入而不造成送料問(wèn)題的“死區(qū)”時(shí)間。該時(shí)間可由工程師配置，一般定為5秒。
Tdt這是在預(yù)稱(chēng)送料時(shí)延遲主料以滿(mǎn)足要求的(Tma+Tdb)的計(jì)算時(shí)間。
Tma這是必須單獨(dú)送料而預(yù)稱(chēng)材料不得進(jìn)入主槽的時(shí)間。若任何預(yù)稱(chēng)送料妨礙這一單獨(dú)送料時(shí)間，將暫停送料。該時(shí)間由工程師配置，一般定義為15秒。
Tmf這是預(yù)期材料送入主槽所需的時(shí)間。
Tov1這是預(yù)稱(chēng)料與材料都送入主槽的交錯(cuò)時(shí)間。
Tpwl這是預(yù)期任何選擇的預(yù)稱(chēng)料送入主槽所需的最大時(shí)間。
附加說(shuō)明Mact這是材料送到接收槽的實(shí)際流速。這是一種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，每隔1秒修正一次。
Mavg這是平均送料速率，在該材料每次使用結(jié)束時(shí)修正。
Metc這是預(yù)期材料完成送料所用的秒數(shù)。在傳輸進(jìn)行中時(shí)，用現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)產(chǎn)生該秒數(shù)。
Msp這是在交錯(cuò)操作期間準(zhǔn)備添加的材料量。
PWact這是預(yù)稱(chēng)量將其材料供給接收槽的實(shí)際流速。它是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，每秒修正一次。
PWavg這是預(yù)稱(chēng)量將其材料供給接收槽的歷史平均流速。在每次預(yù)稱(chēng)量傳遞結(jié)束時(shí)修正。
PWetc這是預(yù)期預(yù)稱(chēng)量提供其材料所需的秒數(shù)。在傳遞進(jìn)行時(shí)，它用現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)產(chǎn)生。
PWma這是預(yù)期預(yù)稱(chēng)量提供給接收槽的質(zhì)量。在接收槽請(qǐng)求預(yù)稱(chēng)量提供其材料時(shí)測(cè)定。
交錯(cuò)送料期間，為減少任何過(guò)程擾動(dòng)的機(jī)率，要作多次過(guò)程檢查。下面是交錯(cuò)送料時(shí)出現(xiàn)的步驟與順序1.系統(tǒng)等待，直到所有請(qǐng)求的預(yù)稱(chēng)量完成了全部操作并準(zhǔn)備向主槽傳遞其材料。
2.用公式PWma/PWavg估算預(yù)稱(chēng)量，以確定具有最大Tpwl的預(yù)稱(chēng)量。
3.用公式Tmf＝Msp/Mavg算出送料時(shí)間。
4.把所有預(yù)期的預(yù)稱(chēng)量PWma與送料設(shè)定點(diǎn)Msp全部組合起來(lái)，確定主槽里預(yù)期的材料總量。
5.用最大Tpwl把開(kāi)始送料的延遲時(shí)間計(jì)算為T(mén)dt＝(Tpwl-Tmf+Tdb+Tma)，Tdc不得小于零。
6.令所有請(qǐng)求的預(yù)稱(chēng)量開(kāi)始傳遞。
7.當(dāng)所有預(yù)稱(chēng)量開(kāi)始傳遞而且滿(mǎn)足Tdt時(shí)，開(kāi)始送料。
8.用下列方法監(jiān)視單獨(dú)送料時(shí)間Tma，確保預(yù)稱(chēng)量傳遞不妨礙材料TmaTma＞Metc-PWetc。
根據(jù)這一比較結(jié)果，將出現(xiàn)兩種現(xiàn)象之一。
a.若單獨(dú)送料時(shí)間不受干擾，預(yù)稱(chēng)量將完成傳遞。材料將完成其提供，結(jié)束時(shí)，將修正所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括但不限于來(lái)自獨(dú)立測(cè)得的送料信息，以反映當(dāng)前的過(guò)程操作。
b.若單獨(dú)送料時(shí)間受到干擾，則會(huì)發(fā)生1.停止送料。
2.預(yù)稱(chēng)量完成其傳遞并修正其過(guò)程數(shù)據(jù)。
3.斷定送料欠重，通知操作員欠缺情況，從而采取糾正措施。
4.交錯(cuò)送料中下一材料使用受阻，可以收集準(zhǔn)確的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
5.準(zhǔn)確數(shù)據(jù)收集后，恢復(fù)正常交錯(cuò)操作。
本發(fā)明例如可以通過(guò)操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以執(zhí)行一系列機(jī)器可讀指令來(lái)實(shí)施。這些指令可以留駐在各類(lèi)信號(hào)承載媒體中，如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器與主存儲(chǔ)器。在這方面，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及到程序產(chǎn)品，包括具體實(shí)施機(jī)器可讀指令程序的信號(hào)承載媒體，該程序可用中央處理單元(CPU)等數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)方法步驟。機(jī)器可讀指令可包括本領(lǐng)域已知的任一種編程語(yǔ)言(如Visual Basic、C、C++等)。
應(yīng)該理解，本發(fā)明可在任一類(lèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)施。一類(lèi)可接受的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括主或中央處理單元(CPU)，它連接至主存儲(chǔ)器(如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM)、顯示接合器、輔助存儲(chǔ)接合器與網(wǎng)絡(luò)接合器。這些系統(tǒng)元件可用系統(tǒng)總線(xiàn)互聯(lián)起來(lái)。
CPU可以是例如Intel有限公司制造的奔騰處理器。但應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于任何一種處理器，可以用其它類(lèi)處理器如共處理器或輔處理器實(shí)施本發(fā)明。輔存儲(chǔ)接合器可用來(lái)將海量存儲(chǔ)設(shè)備(如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。程序不一定都同時(shí)留駐在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。實(shí)際上，若計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，大都是后一種情景，因而依賴(lài)于根據(jù)需求的發(fā)運(yùn)機(jī)構(gòu)，以便進(jìn)入留駐在服務(wù)器上的諸機(jī)構(gòu)或部分機(jī)構(gòu)。顯示接合器可用于把顯示設(shè)備直接接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)接合器可把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接至其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
要著重指出的是，雖然以功能完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，本發(fā)明的機(jī)理能擴(kuò)展成各種形式的程序產(chǎn)品，而且不管使用的信號(hào)承載媒體的具體類(lèi)型，本發(fā)明同樣適于實(shí)際實(shí)行擴(kuò)充。信號(hào)承載媒體的例子包括軟盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器與CD ROM等可記錄型媒體和數(shù)字與模擬通信鏈路和無(wú)線(xiàn)等傳輸型媒體。
雖然已圖示和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明白，可以做出各種變化與更改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。而所附權(quán)項(xiàng)試圖覆蓋在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有此類(lèi)更改。
權(quán)利要求
1.一種方法，其特征在于，它在材料傳遞過(guò)程期間交錯(cuò)提供至少一種獨(dú)立測(cè)量的材料并提供主料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，最后目標(biāo)配料重量定義為所述主料目標(biāo)量與所述獨(dú)立測(cè)量的送料目標(biāo)量的集合之和，所述最后目標(biāo)配料重量在提供了每種獨(dú)立測(cè)量的材料之后作修正，同時(shí)仍然送主料，以反映出與原來(lái)獨(dú)立測(cè)出的材料目標(biāo)量的任何送料偏差。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在獨(dú)立測(cè)量的送料開(kāi)始后于時(shí)刻Tdt開(kāi)始所述送主料，Tdt按下式計(jì)算若(Tpwl-Tmf+Tma+Tdb)大于零，則Tdt＝(Tpwl-Tmf+Tma+Tdb)，否則Tdt＝0。其中Tdb是獨(dú)立測(cè)量的送料可以進(jìn)入而不造成送主料問(wèn)題的死區(qū)時(shí)間。Tdt是在提供獨(dú)立測(cè)量的材料的同時(shí)，延遲送主料而滿(mǎn)足要求的(Tma+Tdb)的計(jì)算時(shí)間。Tma是必須單獨(dú)送主料而不送任何獨(dú)立測(cè)量的材料的時(shí)間。Tmf是預(yù)期完成送主料的時(shí)間，和Tpwl任何特定獨(dú)立測(cè)量的材料預(yù)期分配到的最大時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還步驟包含在數(shù)字控制設(shè)備中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在嵌入載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)。
7.一種在材料傳遞期間控制送料量的方法，其特征在于，包括以下步驟輸入要從源地址送到目標(biāo)地址的目標(biāo)料量；在送料期間運(yùn)用基于預(yù)測(cè)模型的算法修正目標(biāo)量；和根據(jù)過(guò)程性能數(shù)據(jù)運(yùn)用遞歸最小平方法修正所述基于預(yù)測(cè)模型的算法。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于預(yù)測(cè)模型的算法把目標(biāo)量修正成等于分配量加上預(yù)測(cè)漏失量，其中所述預(yù)測(cè)的漏失量由下述預(yù)測(cè)模型定義K1*Q+K2*Q2其中K1與K2是所述預(yù)測(cè)模型參數(shù)，與材料流速無(wú)關(guān)，Q是測(cè)出或算出的材料流速。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，材料初始向下速度為零或與流速無(wú)關(guān)，因而K1＝Tf+Kv-V0/32.2K2＝0其中Tf是濾波器合成時(shí)間常數(shù)，Kv是閥讓通過(guò)系數(shù)，等于？0tcf[xv(t)]dt，V0是材料初始向下速度。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，材料初始向下速度正比于流速，因而K1＝Tf+KvTf是濾波器合成時(shí)間常數(shù)，Kv是閥讓通過(guò)系數(shù)，等于？0tcf[xv(t)]dt，而K2＝-1/(32.2*ρ*Av)ρ是材料密度，Av是閥或材料通過(guò)其從源地址移向目標(biāo)地址的其它管道的截面積。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述K1與所述K2根據(jù)過(guò)程性能數(shù)據(jù)用所述遞歸最小平方方法修正。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，用自適應(yīng)選擇算法判斷是否要用至少一個(gè)基于新預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)代替至少一個(gè)基于前一預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)，以便根據(jù)過(guò)程變化適應(yīng)基于該預(yù)測(cè)模型的算法，所述判斷以過(guò)程性能數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)選擇算法包括以下步驟規(guī)定一顯示相關(guān)變量值與至少一個(gè)獨(dú)立變量值之間關(guān)系的坐標(biāo)系，所述相關(guān)變量通過(guò)一限定預(yù)測(cè)模型的數(shù)學(xué)函數(shù)與所述獨(dú)立變量相關(guān)；在所述坐標(biāo)系上規(guī)定一閉合參照框，根據(jù)預(yù)定可接受的送料數(shù)據(jù)值，所述閉合參照框的固定中心點(diǎn)位于所述相關(guān)與獨(dú)立變量的值，其中起初按預(yù)定可接受的送料數(shù)據(jù)值設(shè)定所述閉合參照框的量綱，所述量綱與所述中心點(diǎn)用過(guò)程性能數(shù)據(jù)按規(guī)則調(diào)節(jié)；在所述坐標(biāo)系上規(guī)定有限個(gè)連續(xù)更小的閉合選擇框，根據(jù)由過(guò)程性能數(shù)據(jù)算出的所述相關(guān)變量與獨(dú)立變量的當(dāng)前平均值，所述閉合選擇框的各中心點(diǎn)位于所述相關(guān)與獨(dú)立變量的值，其中所述閉合選擇框的量綱由所述閉合參照框量綱的連續(xù)更小分?jǐn)?shù)倍限定；規(guī)定至少一種判斷規(guī)則，據(jù)此可以用具有由過(guò)程性能數(shù)據(jù)導(dǎo)出的所述相關(guān)與獨(dú)立變量值的特定新數(shù)據(jù)點(diǎn)，來(lái)選擇一種修改所述預(yù)測(cè)模型的特定規(guī)則，所述選擇取決于所述框中的哪一個(gè)包含所述數(shù)據(jù)點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括步驟把兩個(gè)所述閉合選擇框和四種所述判斷規(guī)則規(guī)定如下若所述新數(shù)據(jù)點(diǎn)包含在更小的所述選擇與所述閉合參照兩種框內(nèi)，就修正所述預(yù)測(cè)模型參數(shù)，或者若所述新數(shù)據(jù)點(diǎn)包含在更大的所述選擇與所述閉合參照兩種框內(nèi)而不位于所述更小選擇框內(nèi)，就復(fù)位預(yù)測(cè)模型參數(shù)?；蛘呷羲鲂聰?shù)據(jù)點(diǎn)包含在所述閉合參照框內(nèi)但不位于任一所述選擇框內(nèi)，則在所述區(qū)域內(nèi)首次出現(xiàn)時(shí)，不改變所述預(yù)測(cè)模型參數(shù)，否則復(fù)位所述預(yù)測(cè)模型參數(shù)，或者若新數(shù)據(jù)點(diǎn)位于所述閉合參照框之外，則不改變所述預(yù)測(cè)模型參數(shù)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述相關(guān)變量是實(shí)際漏失量。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述獨(dú)立變量的個(gè)數(shù)為1，且所述獨(dú)立變量是所述材料的切斷流速。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述閉合選擇框數(shù)為2。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述閉合選擇框數(shù)為3。
19.如權(quán)利要求1 7所述的方法，其特征在于，所述方法為自啟動(dòng)，所述基于預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)根據(jù)首次送料數(shù)據(jù)自動(dòng)設(shè)定。
20.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法為自校正，當(dāng)檢測(cè)出符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變化過(guò)程或材料特性時(shí)，所述基于預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)就復(fù)位。
21.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述Q等于測(cè)出或算出的材料最大流速。
22.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體內(nèi)。
23.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在數(shù)字控制設(shè)備內(nèi)。
24.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在嵌入載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)。
25.一種在材料傳遞期間控制送料量的方法，其特征在于，單一送料速率一直維持直到完全停止送料時(shí)為止。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，單一送料速率置成其最大值。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用基于預(yù)測(cè)模型的算法和自適應(yīng)算法，所述自適應(yīng)算法修正至少一個(gè)基于預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體內(nèi)。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在數(shù)字控制設(shè)備內(nèi)。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述步驟包含在嵌入載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)。
全文摘要
一種在材料傳遞期間控制送料量的方法。該法包括步驟:輸入要從源地地址送到目標(biāo)地址的材料目標(biāo)量,在送料期間用基于預(yù)測(cè)模型的算法修正目標(biāo)量,并根據(jù)過(guò)程性能數(shù)據(jù)用遞歸最小平方法修正基于該預(yù)測(cè)模型的算法。運(yùn)用自適應(yīng)選擇算法判斷是否要用至少一個(gè)基于新預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù)來(lái)代替至少一個(gè)基于前一預(yù)測(cè)模型的算法參數(shù),以根據(jù)過(guò)程變化適應(yīng)基于該預(yù)測(cè)模型的算法。在材料傳遞過(guò)程中,用一種方法交錯(cuò)提供至少一種獨(dú)立測(cè)量的材料并提供主料。
文檔編號(hào)G01G13/04GK1423744SQ00818414
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月24日
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