專利名稱：：基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，具體涉及一種基于人工智能分析和模糊化控制的、用于配料和輸送過程的稱重系統(tǒng)。技術(shù)背景目前在配料和輸送過程的稱重技術(shù)在能源、冶金、制造、交通、化工等行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，但大多數(shù)配料和輸送過程的稱重系統(tǒng)采用常規(guī)PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行控制，其不足之處是第一，準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定度不高和稱重智能化方面比較落后，不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理；第二，整個(gè)稱重系統(tǒng)中的定量包稱裝秤、配料秤、自動(dòng)重量檢驗(yàn)秤和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力差，不能適應(yīng)現(xiàn)代綜合配料和輸送系統(tǒng)，第三，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)本地和/或遠(yuǎn)程的虛擬化控制，且系統(tǒng)中不含故障診斷程序，雖然個(gè)別有故障診斷程序，但其診斷方法與傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備診斷方法相同。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)所要解決的問題是實(shí)現(xiàn)二維模糊處理形式的PID控制、多類型傳感器信息融合、串并行混合故障檢測以及本地和/或遠(yuǎn)程控制的稱重系統(tǒng)。為了解決上述問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案為基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，主要包括給料機(jī)l、主輸送機(jī)2、重量傳感器3、速度傳感器4、稱重顯示控制器5、上位計(jì)算機(jī)6、變頻器7、配料皮帶秤11和可編程控制器30，其結(jié)構(gòu)是稱重顯示控制器5通過導(dǎo)線分別與重量傳感器3、速度傳感器4、上位計(jì)算機(jī)6、變頻器7和可編程控制器30相連，重量傳感器3和速度傳感器4分別通過導(dǎo)線與配料皮帶秤11相連，配料皮帶秤11通過導(dǎo)線與主輸送機(jī)2相連，主輸送機(jī)2還通過導(dǎo)線與可編程控制器30，給料機(jī)l通過導(dǎo)線與變頻器7相連。上述的稱重顯示控制器5主要包括中央處理單元8、時(shí)鐘芯片9、顯示模塊IO、濾波放大處理模塊12、整形單元13、通信處理模塊14、A/D轉(zhuǎn)換芯片15、電源模塊16、鍵盤27、總線接口28，稱重顯示控制器5的硬件結(jié)構(gòu)為時(shí)鐘芯片9、顯示模塊IO、濾波放大處理模塊12、整形單元13、通信處理模塊14、A/D轉(zhuǎn)換芯片15、電源模塊16和鍵盤27—起并聯(lián)接入中央處理單元8中，顯示模塊10和電源模塊16相連，總線接口28與通信處理模塊14相連；稱重顯示控制器5的控制程序20的控制方法為第一步，將重量傳感器3送入的信號經(jīng)過濾波放大處理模塊12和A/D轉(zhuǎn)換芯片15進(jìn)行處理，同一時(shí)刻將速度傳感器4送入的信號經(jīng)過整形單元13進(jìn)行處理后，送入中央處理單元8，中央處理單元8再調(diào)用稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的實(shí)時(shí)流量值和某段時(shí)間內(nèi)累計(jì)流量值，中央處理單元8通過上位計(jì)算機(jī)6讀入上一時(shí)刻模糊PID控制程序17的執(zhí)行命令，將其作為此時(shí)刻流量給定值傳送給模糊PID控制程序17，并通過顯示模塊10顯示出來；第二步，將第一步得出的瞬時(shí)流量值和流量給定值，經(jīng)過執(zhí)行模糊PID調(diào)節(jié)控制程序17后，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片15進(jìn)行處理后發(fā)出執(zhí)行命令；第三步，執(zhí)行命令調(diào)整后經(jīng)分三路輸出，其中一路傳送給上位計(jì)算機(jī)6，上位計(jì)算機(jī)6將其處理后輸出新的流量給定值后，返回到稱重顯示控制器5中，第二路傳送給變頻器7，從而調(diào)節(jié)給料機(jī)l的運(yùn)動(dòng)，第三路傳遞給可編程控制器30，從而調(diào)節(jié)主輸送機(jī)2的運(yùn)動(dòng)；第四步，重量傳感器3測量給料機(jī)1新的數(shù)據(jù)，速度傳感器4測量主輸送機(jī)2新的數(shù)據(jù)，并將其送入中央處理單元8作為下一個(gè)流程的測量值。上述的稱重顯示控制器5的控制程序20還包含配料皮帶秤11空轉(zhuǎn)時(shí)的定長重量清零程序26的方法首先輸入配料皮帶的長度，再讀入皮帶速度的實(shí)時(shí)值，然后利用積分方法求得皮帶運(yùn)行長度，再判斷皮帶是否運(yùn)行了一周，如果沒有，就繼續(xù)讀入皮帶速度的實(shí)時(shí)值，直到皮帶運(yùn)行了一周，然后重量調(diào)零，再對所有調(diào)零次數(shù)得到的重量值求均值，然后，一路輸出，另一路再進(jìn)入對時(shí)間清零，然后返回的繼續(xù)測量皮帶速度進(jìn)行下一個(gè)周期清零計(jì)算。上述的模糊PID控制程序17采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序18和模糊控制程序19并行使用；-其中模糊PID控制程序17的控制方法為首先，接收到實(shí)時(shí)流量值和上位計(jì)算機(jī)6給予的上一時(shí)亥i硫量給定值時(shí)，再將實(shí)時(shí)流量值與上位計(jì)算機(jī)6給予的上一時(shí)刻流量給定值通過稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的流量偏差值，然后將流量偏差值與設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值相比較，若流量偏差值小于或等于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值時(shí)，就按照傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序18得出執(zhí)行命令，調(diào)整后輸出；若流量偏差值大于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值時(shí)，就按照模糊控制程序19得出執(zhí)行命令，調(diào)整后輸出。上述的模糊控制程序19的控制方法為首先，讀入此時(shí)刻的實(shí)時(shí)流量值和通過稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的流量變化率，經(jīng)過模糊推理后，重新設(shè)定PID的參數(shù)p、i和d的數(shù)值，再經(jīng)過新設(shè)定的參數(shù)p、i和d進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，得出此時(shí)刻的執(zhí)行命令。多組上述的稱重系統(tǒng)通過稱重顯示控制器5的通信處理模塊14和總線接、口28分別與各自上位計(jì)算機(jī)6相連，上位計(jì)算機(jī)6之間通過路由器21相連，路由器21、遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22、主服務(wù)器23通過以太網(wǎng)交換機(jī)24相連，以太網(wǎng)交換機(jī)24還與IP主干網(wǎng)25相連，構(gòu)成了以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在上述的上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22中固化了虛擬儀器程序和故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場和/或遠(yuǎn)程模擬、記錄和控制現(xiàn)場操作過程。上述的故障診斷過程系統(tǒng)中在尋找故障傳感器位置的方法為先將查找順序分成從高到低若干層次，每個(gè)高層管理著多個(gè)下一層，每一個(gè)下一層內(nèi)部的單元之間采用串連和/或并聯(lián)的形式連接，最底層上放置著所有的傳感器進(jìn)行并聯(lián)或者串連，接著，按從高到低層的順序查詢故障，最后，找出每一個(gè)故障傳感器。本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、由于本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)采用多種傳感器(包括速度傳感器、重量傳感器)并行使用，系統(tǒng)自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)測量后經(jīng)過放大和整形的手段的處理后準(zhǔn)確、可靠，給計(jì)算帶來方便和提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)內(nèi)嵌入了多種控制程序和通訊協(xié)議，上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22中固化了虛擬儀器程序、故障診斷系統(tǒng)和重量清零調(diào)節(jié)程序，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場和/或遠(yuǎn)程模擬、記錄和控制現(xiàn)場操作過程，現(xiàn)場和/或遠(yuǎn)程模擬、記錄和控制現(xiàn)場操作過程與現(xiàn)有機(jī)電一體化設(shè)備的工控方式基本相同，能實(shí)現(xiàn)稱重系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，對現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而真正實(shí)時(shí)工業(yè)控制自動(dòng)化；但故障診斷系統(tǒng)的傳感器其采用多層次的串并聯(lián)相混合的虛擬接法，使故障査找更加方便快捷，使査找速度提高了50%—80%，定長重量清零程序26采用C語言編寫，皮帶調(diào)零算法為定長調(diào)零方式，它以皮帶秤的長度為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)零，皮帶每轉(zhuǎn)完一圈調(diào)零一次，克服了皮帶不能恒速運(yùn)行時(shí)造成的誤差，比以往的皮帶調(diào)零算法采用時(shí)間調(diào)零方式即皮帶長度除以皮帶速度得出的時(shí)間為基準(zhǔn)的調(diào)零精度更高。2、稱重顯示控制器5主要采用模糊PID控制程序17實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)偏差，而模糊PID控制程序17采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序18和模糊控制程序19并行使用，當(dāng)系統(tǒng)的偏差小于設(shè)定值時(shí)，采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序18進(jìn)行微小調(diào)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)的偏差大于或等于設(shè)定值時(shí)，采用模糊控制程序19進(jìn)行較大調(diào)節(jié)，從而使PID調(diào)節(jié)更加合理，更加準(zhǔn)確，從而達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)合理地調(diào)節(jié)系統(tǒng)偏差。3、多組本發(fā)明的稱重系統(tǒng)通過稱重顯示控制器5的通信處理模塊14分別與各自上位計(jì)算機(jī)20相連，上位計(jì)算機(jī)20之間通過路由器21相連，路由器21、遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22、主服務(wù)器23通過以太網(wǎng)交換機(jī)24相連，以太網(wǎng)交換機(jī)24還與IP主干網(wǎng)25相連，構(gòu)成了以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)地遠(yuǎn)程管理、檢測和控制，使遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22能夠訪問并控制上位計(jì)算機(jī)20和稱重顯示控制器5，上位計(jì)算機(jī)20只能訪問但不能控制遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)作進(jìn)一步描述圖1為本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示稱重顯示控制器5的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖1所示本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖1所示稱重系統(tǒng)的主流程圖和稱重顯示控制器5的流程圖；圖5為圖4所述的主流程圖中的定長重量清零程序26的流程圖；圖6為圖4中模糊PID控制程序17的流程圖；圖7為圖4所示上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22的尋找故障傳感器位置的流程圖；圖8為圖4所示上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22的故障診斷系統(tǒng)中傳感器的虛擬位置結(jié)構(gòu)圖；圖9為圖2所示稱重顯示控制器5的中央處理單元8電路原理圖。上述圖1—6中l(wèi)一給料機(jī)，2—主輸送機(jī)，3—重量傳感器，4一速度傳感器，5—稱重顯示控制器，6—上位計(jì)算機(jī)，7—變頻器，8—中央處理單元、9一時(shí)鐘芯片，IO—顯示模塊，12—濾波放大處理模塊、13—整形單元，14一通信處理模塊，15—A/D轉(zhuǎn)換芯片，16—電源模塊，17—模糊PID控制程序，18—傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序，19一模糊控制程序，20—稱重顯示控制器5的控制程序，21—路由器，22—遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、23—主服務(wù)器，24—以太網(wǎng)交換機(jī)，25—IP主干網(wǎng)，27—鍵盤，28—總線接口，30—可編程控制器。具體實(shí)施方式圖l為本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，主要包括給料機(jī)l、主輸送機(jī)2、重量傳感器3、速度傳感器4、稱重顯示控制器5、上位計(jì)算機(jī)6、變頻器7、配料皮帶秤11和可編程控制器30，其結(jié)構(gòu)是稱重顯示控制器5通過導(dǎo)線分別與重量傳感器3、速度傳感器4、上位計(jì)算機(jī)6、變頻器7和可編程控制器30相連，重量傳感器3和速度傳感器4分別通過導(dǎo)線與配料皮帶秤11相連，配料皮帶秤11通過導(dǎo)線與主輸送機(jī)2相連，主輸送機(jī)2還通過導(dǎo)線與可編程控制器30，給料機(jī)1通過導(dǎo)線與變頻器7相連；其數(shù)據(jù)傳輸過程為重量傳感器3和速度傳感器4分別測量配料皮帶秤11實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳遞給稱重顯示控制器5，經(jīng)過稱重顯示控制器5顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)出新的控制命令分三路傳送，其中一路傳遞給上位計(jì)算機(jī)6，上位計(jì)算機(jī)6處理后再將新的數(shù)據(jù)返回到稱重顯示控制器5;第二路傳遞給變頻器7，變頻器7再發(fā)出新的工作命令傳遞到給料機(jī)l;第三路傳遞給可編程控制器30，可編程控制器30再發(fā)出新的工作命令傳遞到主輸送機(jī)2，如此循環(huán)工作。圖2為圖1所示稱重顯示控制器5的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖中稱重顯示控制器5主要包括中央處理單元8、時(shí)鐘芯片9、顯示模塊10、濾波放大處理模塊12、整形單元13、通信處理模塊14、A/D轉(zhuǎn)換芯片15、電源模塊16、鍵盤27、總線接口28，稱重顯示控制器5的硬件結(jié)構(gòu)為時(shí)鐘芯片9、顯示模塊IO、濾波放大處理模塊12、整形單元13、通信處理模塊14、A/D轉(zhuǎn)換芯片15、電源模塊16和鍵盤27—起并聯(lián)接入中央處理單元8中，顯示模塊10和電源模塊16相連，總線接口28與通信處理模塊14相連；其中電源模塊16可采用模擬電源模塊和數(shù)字電源模塊，通信處理模塊14可采用RS232、RS485和網(wǎng)線接口。圖3為圖1所示本發(fā)明基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，圖中多組上述的稱重系統(tǒng)通過稱重顯示控制器5的通信處理模塊14和總線接口28分別與各自上位計(jì)算機(jī)6相連，并相互通訊，上位計(jì)算機(jī)6之間通過路由器21相連，路由器21、遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22、主服務(wù)器23通過以太網(wǎng)交換機(jī)24相連，以太網(wǎng)交換機(jī)24與IP主干網(wǎng)25相連，構(gòu)成了以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)設(shè)備之間可以相互通訊，并設(shè)定遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22能訪問并控制上位計(jì)算機(jī)6，上位計(jì)算機(jī)6能訪問但不能控制遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22。圖4為圖1所示稱重系統(tǒng)的主流程圖和稱重顯示控制器5的流程圖，稱重系統(tǒng)的主流程圖為先進(jìn)入[開始程序29]，然后進(jìn)入[稱重顯示控制器5的控制程序20]，經(jīng)過稱重顯示控制器5的控制程序的計(jì)算和控制之后，執(zhí)行命令經(jīng)過[稱重顯示控制器5的控制程序20]的[調(diào)整后輸出34]后三路輸出，第一路進(jìn)入[上位計(jì)算機(jī)6重新設(shè)定給定值40],[上位計(jì)算機(jī)6重新設(shè)定給定值40]將新設(shè)定的給定值再傳送給[稱重顯示控制器5的控制程序20]中的[讀入新的給定值和測量值31]中，第二路進(jìn)入[變頻器動(dòng)作35]，變頻器發(fā)出命令進(jìn)入[給料機(jī)動(dòng)作36]，[給料機(jī)動(dòng)作36]動(dòng)作之后，進(jìn)入[重量傳感器3檢測38]，重量傳感器3檢測新的數(shù)據(jù)后在傳送給[稱重顯示控制器5的控制程序20]中的[讀入新的給定值和測量值31]中；第三路進(jìn)入[可編程控制器動(dòng)作32]，可編程控制器30發(fā)出命令進(jìn)入[主輸送機(jī)動(dòng)作37]，[主輸送機(jī)動(dòng)作37]動(dòng)作之后，進(jìn)入[速度傳感器4檢測39]，速度傳感器4檢測新的數(shù)據(jù)后在傳送給[稱重顯示控制器5的控制程序20]中的[讀入新的給定值和測量值31]中。上述的[稱重顯示控制器5的控制程序20]的程序流程為首先進(jìn)入[讀入新的給定值和測量值31]，然后將數(shù)據(jù)分兩路處理，一路進(jìn)入[顯示實(shí)時(shí)測量值33]進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，另一路進(jìn)入[模糊PID控制程序17]，經(jīng)處理之后進(jìn)入[調(diào)整后輸出34]。圖5為圖4所述的主流程圖中的定長重量清零程序26的流程圖，首先進(jìn)入[開始58],然后進(jìn)入[輸入配料皮帶的長度59]，再進(jìn)入[實(shí)時(shí)測量皮帶的速度60]，再進(jìn)入[利用積分求皮帶運(yùn)行的長度61]，然后進(jìn)入[判斷是否運(yùn)行了一圈62]進(jìn)行判斷，若沒有，就返回進(jìn)入[實(shí)時(shí)測量皮帶的速度60]，若到了一圈，就進(jìn)入[調(diào)零63]，然后分兩步輸出，其中一路進(jìn)入[時(shí)間t清零65]，再進(jìn)入[實(shí)時(shí)測量皮帶的速度60]進(jìn)行下一個(gè)周期清零；另一路進(jìn)入進(jìn)入[對全部周期求平均值64]，最后進(jìn)入[結(jié)束66]，讀出數(shù)據(jù)即可。定長重量清零程序26采用C語言編寫，皮帶調(diào)零算法為定長調(diào)零方式，它以皮帶秤的長度為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)零，皮帶每轉(zhuǎn)完一圈調(diào)零一次，克服了皮帶不能恒速運(yùn)行時(shí)造成的誤差，比以往的皮帶調(diào)零算法采用時(shí)間調(diào)零方式即皮帶長度除以皮帶速度得出的時(shí)間為基準(zhǔn)的調(diào)零精度更高。圖6為圖4中模糊PID控制程序17的流程圖為首先進(jìn)入[開始41]，再進(jìn)入[計(jì)算測量值與上一輸出值的偏差和偏差變化率42]，然后進(jìn)入[偏差小于設(shè)定偏差否？43]進(jìn)行判斷，如果是，[偏差小于設(shè)定偏差否？43]就進(jìn)入[傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序18]，再進(jìn)入[調(diào)整后輸出34];若否，[偏差小于設(shè)定偏差否？43]就進(jìn)入[模糊控制程序19]，再進(jìn)入[調(diào)整后輸出34]。上述的模糊控制程序19的流程圖為先進(jìn)入[讀入偏差和偏差變化率46]，再進(jìn)入[模糊量化處理47]，經(jīng)計(jì)算后進(jìn)入[重新設(shè)定PID參數(shù)Kp、Ki和Kd的值48]，再進(jìn)入[進(jìn)行PID運(yùn)算49]，最后進(jìn)入[調(diào)整后輸出34]。模糊量化處理過程為其中PID運(yùn)算公式為式中"《)PID控制器的輸出信號e(f):PID控制器的輸入偏差信號比例系數(shù)^:積分時(shí)間常數(shù)，^越大，積分作用越弱，積分時(shí)間越長td:微分時(shí)間常數(shù)PID控制器采用一般的增量或數(shù)字算法，其參數(shù)按常規(guī)整定。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它采用語言型控制規(guī)則，將現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)變成計(jì)算機(jī)可以接受的控制模型，讓計(jì)算機(jī)來代替人進(jìn)行有效的控制。稱重顯示控制器5中將給定流量^與儀表計(jì)算得到的瞬時(shí)流量yw進(jìn)行比較，得到流量偏差e，如果偏差較大時(shí)，采用模糊控制。偏差e經(jīng)微分后得到偏差e的變化率e，e和e經(jīng)得到的控制量U還不能直接控制被控對象，必須通過一比例因子將其轉(zhuǎn)換到控制對象所能接受的基本論域中去，其取值由控制量"的模糊集論域和實(shí)際對象的控制量大小來決定。e,:分別為偏差與偏差變化率，"為輸出，取其基本論域?yàn)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>將上述基本論域量化為模糊集論域<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>由此可得誤差e的量化因子^e==0-4,誤差變化率的量化因子Kc=6/10=0-6控制量變化"的比例因子夂"=6/20=0-3確定模糊子集及隸屬度表設(shè)A5，c分別為z，y，Z的模糊子集<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>對模糊子集A,B,C確定其量化論域中各元素對其的隸屬度如下表所示表1e的隸屬度表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2e的隸屬度表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3t/的隸屬度表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據(jù)給料機(jī)1操作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出如下模糊控制規(guī)則表4:表4模糊控制規(guī)則<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>對于上表中的7X8=56條控制規(guī)則均對應(yīng)一個(gè)模糊關(guān)系，表中有X號的空格代表不可能出現(xiàn)的情況，稱為死區(qū)，因此我們可以得到52個(gè)模糊關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>通過對這52個(gè)模糊關(guān)系^(i=l,2，3，一52)取"并"運(yùn)算，可以得到配料系統(tǒng)控制規(guī)則總的模糊關(guān)系僉-量的控制決策U的模糊集合<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>根據(jù)上面得到的模糊集合f/，應(yīng)用最大隸屬度法對其進(jìn)行模糊判決，可以得到相應(yīng)的控制量"，進(jìn)而得到模糊控制査詢表如下表5模糊控制査詢表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>上述的控制査詢表一般存貯在計(jì)算機(jī)中，在每個(gè)控制周期，計(jì)算機(jī)將采集到的實(shí)際誤差e(A:)(A:=0,1，…)和計(jì)算得到的誤差變化e("-e^-1)分別乘以量化因子/&，&，然后取得上表中的e(/),e(j')，査詢模糊控制規(guī)則表中第Z行第j'列對應(yīng)的控制量"(z)，再乘以比例因子K"得到實(shí)際控制量的變化值，通過控制變頻器達(dá)到控制物料流量的目的。儀表計(jì)算得到的瞬時(shí)流量Kn進(jìn)行比較，得到流量偏差e，如果偏差較大時(shí)，采用模糊控制。偏差e經(jīng)微分后得到偏差e的變化率e，e和e經(jīng)過模糊量化推理后得到￡，￡作為模糊控制器的輸入，^為控制器的輸出。其中^e，J&為量化因子，是將輸入精確變量e、e由基本論域一一映射為相應(yīng)的模糊集論域中離散整形值的一個(gè)增益，其取值由兩個(gè)論域的范圍決定；K"為輸出控制量U的比例因子，由于每次經(jīng)模糊控制算法得到的控制量^還不能直接控制被控對象，必須通過一比例因子將其轉(zhuǎn)換到控制對象所能接受的基本論域中去，其取值由控制量^的模糊集論域和實(shí)際對象的控制量大小來決定。圖7為圖4所示上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22的尋找故障傳感器位置的流程圖，首先進(jìn)入[查找開始53]，然后[進(jìn)入最高層查找54]，找出故障層后，[進(jìn)入出現(xiàn)故障的中間層55]，找出出現(xiàn)故障的最底層后，[進(jìn)入出現(xiàn)故障的最底層55]，再進(jìn)入[逐個(gè)査找57]即可，其他故障診斷過程與傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備診斷過程相同。圖8為圖4所示上位計(jì)算機(jī)6和/或遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)22的故障診斷系統(tǒng)中傳感器的虛擬位置結(jié)構(gòu)圖，多個(gè)重量傳感器3和速度傳感器4并聯(lián)或者串連后，組成最底層52，多個(gè)最低層52—起并聯(lián)接入中間層51，多個(gè)中間層51—起并聯(lián)后接入查找最高層50，查找時(shí)自上而下的順序査找故障傳感器。圖9為圖2所示稱重顯示控制器5的中央處理單元8電路原理圖，圖中中央處理單元8采用型號為ADuC845的單片機(jī)，其結(jié)構(gòu)為-其中引腳1和引腳2連接濾波放大處理模塊12;引腳20、引腳34和引腳48接電源模塊16;引腳16和引腳17連接通信處理模塊14，通信處理模塊14為現(xiàn)有模塊；引腳22和引腳23連接整形單元13，整形單元13為現(xiàn)有信號處理單元；引腳32和引腳33連接時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路中包含時(shí)鐘芯片9;引腳46、引腳49、引腳50、引腳51和引腳52連接鍵盤27;引腳29、引腳30、引腳31、和引腳36連接顯示模塊10。權(quán)利要求1.基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，主要包括給料機(jī)(1)、主輸送機(jī)(2)、重量傳感器(3)、速度傳感器(4)、稱重顯示控制器(5)、上位計(jì)算機(jī)(6)、變頻器(7)、配料皮帶秤(11)和可編程控制器(30)，其特征是稱重顯示控制器(5)通過導(dǎo)線分別與重量傳感器(3)、速度傳感器(4)、上位計(jì)算機(jī)(6)、變頻器(7)和可編程控制器(30)相連，重量傳感器(3)和速度傳感器(4)分別通過導(dǎo)線與配料皮帶秤(11)相連，配料皮帶秤(11)通過導(dǎo)線與主輸送機(jī)(2)相連，主輸送機(jī)(2)還通過導(dǎo)線與可編程控制器(30)，給料機(jī)(1)通過導(dǎo)線與變頻器(7)相連?！?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是稱重顯示控制器(5)主要包括中央處理單元(8)、時(shí)鐘芯片(9)、顯示模塊(10)、濾波放大處理模塊(12)、整形單元(13)、通信處理模塊(14)、A/D轉(zhuǎn)換芯片(15)、電源模塊(16)、鍵盤(27)、總線接口(28)，稱重顯示控制器(5)的硬件結(jié)構(gòu)為時(shí)鐘芯片(9)、顯示模塊(10)、濾波放大處理模塊(12)、整形單元(13)、通信處理模塊(14)、A/D轉(zhuǎn)換芯片(15)、電源模塊(16)和鍵盤(27)—起并聯(lián)接入中央處理單元(8)中，顯示模塊(10)和電源模塊(16)相連，總線接口(28)與通信處理模塊(14)相連；稱重顯示控制器(5)的控制程序(20)的控制方法為第一步，將重量傳感器(3)送入的信號經(jīng)過濾波放大處理模塊(12)和A/D轉(zhuǎn)換芯片(15)進(jìn)行處理，同一時(shí)刻將速度傳感器(4)送入的信號經(jīng)過整形單元(13)進(jìn)行處理后，送入中央處理單元(8)，中央處理單元(8)再調(diào)用稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的實(shí)時(shí)流量值和某段時(shí)間內(nèi)累計(jì)流量值，中央處理單元(8)通過上位計(jì)算機(jī)(6)讀入上一時(shí)刻模糊PID控制程序(17)的執(zhí)行命令，將其作為此時(shí)刻流量給定值傳送給模糊PID控制程序(17)，并通過顯示模塊(10)顯示出來；第二步，將第一步得出的瞬時(shí)流量值和流量給定值，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)控制程序(17)后，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片(15)進(jìn)行處理后發(fā)出執(zhí)行命令；第三步，執(zhí)行命令調(diào)整后經(jīng)分三路輸出，其中一路傳送給上位計(jì)算機(jī)(6)，上位計(jì)算機(jī)(6)將其處理后輸出新的流量給定值后，返回到稱重顯示控制器(5)中，第二路傳送給變頻器(7)，從而調(diào)節(jié)給料機(jī)(1)的運(yùn)動(dòng)，第三路傳遞給可編程控制器(30)，從而調(diào)節(jié)主輸送機(jī)(2)的運(yùn)動(dòng)；第四步，重量傳感器(3)測量給料機(jī)(1)新的數(shù)據(jù)，速度傳感器(4)測量主輸送機(jī)(2)新的數(shù)據(jù)，并將其送入中央處理單元(8)作為下一個(gè)流程的測量值。上述的稱重顯示控制器(5)的控制程序(20)還包含配料皮帶秤11空轉(zhuǎn)時(shí)的定長重量清零程序26的方法首先輸入配料皮帶的長度，再讀入皮帶速度的實(shí)時(shí)值，然后利用積分方法求得皮帶運(yùn)行長度，再判斷皮帶是否運(yùn)行了一周，如果沒有，就繼續(xù)讀入皮帶速度的實(shí)時(shí)值，直到皮帶運(yùn)行了一周，然后重量調(diào)零，再對所有調(diào)零次數(shù)得到的重量值求均值，然后，一路輸出，另一路再進(jìn)入對時(shí)間清零，然后返回的繼續(xù)測量皮帶速度進(jìn)行下一個(gè)周期清零計(jì)算。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是模糊PID控制程序(17)采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序(18)和模糊控制程序(19)并行使用；其中模糊PID控制程序(17)的控制方法為首先，接收到實(shí)時(shí)流量值和上位計(jì)算機(jī)(6)給予的上一時(shí)刻流量給定值時(shí)，再將實(shí)時(shí)流量值與上位計(jì)算機(jī)(6)給予的上一時(shí)刻流量給定值通過稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的流量偏差值，然后將流量偏差值與設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值相比較，若流量偏差值小于或等于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值時(shí)，就按照傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制程序(18)得出執(zhí)行命令，調(diào)整后輸出；若流量偏差值大于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)流量偏差值時(shí)，就按照模糊控制程序(19)得出執(zhí)行命令，調(diào)整后輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是模糊控制程序(19)的控制方法為首先，讀入此時(shí)刻的實(shí)時(shí)流量值和通過稱重算法內(nèi)的計(jì)算方法計(jì)算得出此時(shí)刻的流量變化率，經(jīng)過模糊推理后，重新設(shè)定PID的參數(shù)p、i和d的數(shù)值，再經(jīng)過新設(shè)定的參數(shù)P、i和d進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，得出此時(shí)刻的執(zhí)行命令。5.根據(jù)權(quán)利要求1_4中任意一項(xiàng)所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是多組該稱重系統(tǒng)通過稱重顯示控制器(5)的通信處理模塊(14)和總線接口(28)分別與各自上位計(jì)算機(jī)(6)相連，上位計(jì)算機(jī)(6)之間通過路由器(21)相連，路由器(21)、遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)(22)、主服務(wù)器(23)通過以太網(wǎng)交換機(jī)(24)相連，以太網(wǎng)交換機(jī)(24)還與IP主干網(wǎng)(25)相連，構(gòu)成了以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是在上位計(jì)算機(jī)(6)和/或遠(yuǎn)程控帝ij計(jì)算機(jī)(22)中固化了虛擬儀器程序和故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場和/或遠(yuǎn)程模擬、記錄和控制現(xiàn)場操作過程。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，其特征是故障診斷過程系統(tǒng)中在尋找故障傳感器位置的方法為先將査找順序分成從高到低若干層次，每個(gè)高層管理著多個(gè)下一層，每一個(gè)下一層內(nèi)部的單元之間采用串連和/或并聯(lián)的形式連接，最底層上放置著所有的傳感器進(jìn)行并聯(lián)或者串連，接著，按從高到低層的順序査詢故障，最后，找出每一個(gè)故障傳感器。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于智能模糊控制的嵌入式稱重系統(tǒng)，具體涉及一種基于人工智能分析和模糊化控制的、用于配料和輸送過程的稱重系統(tǒng)；所要解決的問題是實(shí)現(xiàn)二維模糊處理形式的PID控制、多類型傳感器信息融合、串并行混合故障檢測以及本地和/或遠(yuǎn)程控制的稱重系統(tǒng)；采用的方案為稱重顯示控制器分別與重量傳感器、速度傳感器、上位計(jì)算機(jī)、變頻器和可編程控制器相連，重量傳感器和速度傳感器分別與配料皮帶秤相連，配料皮帶秤與主輸送機(jī)相連，主輸送機(jī)與可編程控制器、給料機(jī)與變頻器相連，上位計(jì)算機(jī)之間組成以太網(wǎng)，稱重顯示控制器中固化了多種控制程序；本發(fā)明可應(yīng)用于冶金、焦化、化工、煙草、制藥、陶瓷、重金屬提煉等行業(yè)中。文檔編號G05B13/02GK101122778SQ200710152209公開日2008年2月13日申請日期2007年9月19日優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日發(fā)明者張劍勇,李麗宏,超杜,鈕效忠申請人:山西萬立科技有限公司