一种两段式定量包装连续给料控制方法与流程

1.本发明涉及定量包装给料控制方法，尤其涉及一种两段式定量包装连续给料控制方法。


背景技术：

2.当前定量包装多采用三段式、非连续、线性给料控制方法，每个给料阶段结束后称重系统控制器会将称量结果与该阶段设定的目标值进行比较，然后根据比较结果进行下一阶段的给料控制，该方法存在着耗时严重，包装精度低、包装效率低等问题，随着客户对包装效率要求的不断提高，这种给料控制方法已无法满足客户的需求，亟需一种给料控制方法满足日益扩大的市场需求。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的目的是提供一种两段式定量包装连续给料控制方法，通过将给料过程分为快速给料和精细给料两个连续阶段，可以使给料过程连续、平稳，执行迅速，提高包装精度和包装效率。
4.技术方案：本发明在于提供一种两段式定量包装连续给料控制方法，一种两段式定量包装连续给料控制方法，包括：快速给料和精确给料两个连续的阶段；其中，快速给料阶段是一个线性给料阶段，精确给料阶段是一个非线性给料阶段，两个阶段无时差连接；包括以下步骤：
5.(1)称重控制器根据输入的定量包装设定参数，并规划给料机执行电机的运行参数；计算定量包装袋内质量、速度、加速度；其中，设定参数包括：定量包装质量、定量包装时间总时长；运行参数包括：物料给料机电机速度、物料给料机电机加速度、速度变化转折时间点；
6.(2)采用五次多项式时间函数表征给料机的输出质量、四次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处的给料机的输出质量速度、三次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处给料机的输出质量加速度；
7.(3)计算给料机的给料控制参数；
8.(4)计算给料机的电机控制参数即给料机的规划数据。
9.进一步的，所述步骤(1)快速给料阶段定量包装袋内质量、速度计算公式如下：
[0010][0011][0012]
其中，是该阶段包装袋内物料的质量，v0是包装袋内物料质量增加初速度，v1是该阶段包装袋内物料质量增加速度，加速度a1＝0，是该阶段的给料时长；
[0013]
精细给料阶段定量包装袋内质量、速度、加速度计算公式为：
[0014][0015][0016][0017]
其中，是该阶段定量包装袋内物料的质量，是该阶段定量包装袋内物料质量增加的速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加加速度，是该阶段的给料时长，m1是快速给料阶段定量包装袋内累积的物料质量。
[0018]
进一步的，所述步骤(2)输出质量、输出质量速度、输出质量加速度计算方法如下：
[0019]
m(t)＝k0+k1t+k2t2+k3t3+k4t4+k5t5[0020]
vm(t)＝k1+2k2t+3k3t2+4k4t3+5k5t4[0021]am
(t)＝2k2+63t+12k4t2+20k5t3[0022]
其中，t为时间，m(t)表示输出质量，vm(t)表示给料过程中各时间点处的速度和am(t)表示给料过程中各时间点加速度，k1，k2，k3，k4，k5分别为各阶的常系数。
[0023]
进一步的，所述步骤(3)计算方法如下：设精细给料时长为t3，给料机给料约束条件：
[0024]
质量约束：
[0025]
m(0)＝m1，m(t3)＝m0[0026]
速度约束：
[0027]
vm(0)＝v1，vm(t3)＝0
[0028]
加速度约束：
[0029][0030]
其中，m(0)表示开始时刻的给料机输出质量，vm(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量速度，am(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量加速度；m(t3)表示t3时刻的输出质量，vm(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量速度，am(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量加速度。
[0031]
进一步的，所述步骤(4)计算方法如下：由于不同结构形式的给料机的电机的转速与给料机的卸料速度之间的关系系数n，则对应的给料机电机的转速函数为：
[0032]
快速给料阶段：
[0033]
精细给料阶段：
[0034]
给料机电机的加速度为：
[0035]
快速给料阶段：
[0036]
精细给料阶段：其中，表示给料机的电机速度，表示给料机的电机加速度。
[0037]
进一步的，所述快速给料阶段给料设备全速、匀速运转，使包装袋内物料的累积量呈线性增长，增长速度是均匀的。
[0038]
进一步的，所述精确给料阶段初始状态是快速给料阶段的结束状态，包括给料质量、给料速度、给料加速度。
[0039]
进一步的，所述精确给料阶段为：需要给料控制器确定快速给料阶段结束时，包装袋内物料累积量已达到设定给料量的90％，剩余10％的给料量进入精确控制。
[0040]
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明给料过程连续、平稳，执行迅速，包装效率和包装精度高。
附图说明
[0041]
图1为本发明包装袋内物料质量累积曲线图；
[0042]
图2为本发明包装袋内物料质量累积速度曲线图；
[0043]
图3为本发明包装袋内物料质量累积速加速度曲线图。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0045]
如图1-3所示，本发明的实施例提供了一种两段式定量包装连续给料控制方法，一种两段式定量包装连续给料控制方法，包括：快速给料和精确给料两个连续的阶段；其中，快速给料阶段是一个线性给料阶段，精确给料阶段是一个非线性给料阶段，两个阶段无时差连接；包括以下步骤：
[0046]
(1)称重控制器根据输入的定量包装设定参数，并规划给料机执行电机的运行参数；计算定量包装袋内质量、速度、加速度；其中，设定参数包括：定量包装质量、定量包装时间总时长；运行参数包括：物料给料机电机速度、物料给料机电机加速度、速度变化转折时间点；所述快速给料阶段定量包装袋内质量、速度计算公式如下：
[0047][0048][0049]
其中，是该阶段包装袋内物料的质量，v0是包装袋内物料质量增加初速度，v1是该阶段包装袋内物料质量增加速度，加速度a1＝0，是该阶段的给料时长；
[0050]
精细给料阶段定量包装袋内质量、速度、加速度计算公式为：
[0051][0052]
[0053][0054]
其中，是该阶段定量包装袋内物料的质量，是该阶段定量包装袋内物料质量增加的速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加加速度，是该阶段的给料时长，m1是快速给料阶段定量包装袋内累积的物料质量。
[0055]
(2)采用五次多项式时间函数表征给料机的输出质量、四次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处的给料机的输出质量速度、三次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处给料机的输出质量加速度；计算方法如下：
[0056]
m(t)＝k0+k
l
t+k2t2+k3t3+k4t4+k5t5[0057]
vm(t)＝k1+2k2t+3k3t2+4k4t3+5k5t4[0058]am
(t)＝2k2+6k3t+12k4t
2-20k5t3[0059]
其中，t为时间，m(t)表示输出质量，vm(t)表示给料过程中各时间点处的速度和am(t)表示给料过程中各时间点加速度，k1，k2，k3，k4，k5分别为各阶的常系数。
[0060]
(3)计算给料机的给料控制参数；计算方法如下：设精细给料时长为t3，给料机给料约束条件：
[0061]
质量约束：
[0062]
m(0)＝m1，m(t3)＝m0[0063]
速度约束：
[0064]
vm(0)＝v1，vm(t3)＝0
[0065]
加速度约束：
[0066]am
(0)＝0，am(t3)＝0
[0067]
其中，m(0)表示开始时刻的给料机输出质量，vm(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量速度，am(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量加速度；m(t3)表示t3时刻的输出质量，vm(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量速度，am(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量加速度。
[0068]
(4)计算给料机的电机控制参数即给料机的规划数据；计算方法如下：由于不同结构形式的给料机的电机的转速与给料机的卸料速度之间的关系系数n，则对应的给料机电机的转速函数为：
[0069]
快速给料阶段：
[0070]
精细给料阶段：
[0071]
给料机电机的加速度为：
[0072]
快速给料阶段：
[0073]
精细给料阶段：
[0074]
其中，表示给料机的电机速度，表示给料机的电机加速度。
[0075]
所述快速给料阶段给料设备全速、匀速运转，使包装袋内物料的累积量呈线性增长，增长速度是均匀的。所述精确给料阶段初始状态是快速给料阶段的结束状态，包括给料质量、给料速度、给料加速度；具体为：需要给料控制器确定快速给料阶段结束时，包装袋内物料累积量已达到设定给料量的90％，剩余10％的给料量进入精确控制。

技术特征：
1.一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，包括：快速给料和精确给料两个连续的阶段；其中，快速给料阶段是一个线性给料阶段，精确给料阶段是一个非线性给料阶段，两个阶段无时差连接；包括以下步骤：(1)称重控制器根据输入的定量包装设定参数，并规划给料机执行电机的运行参数；计算定量包装袋内质量、速度、加速度；其中，设定参数包括：定量包装质量、定量包装时间总时长；运行参数包括：物料给料机电机速度、物料给料机电机加速度、速度变化转折时间点；(2)采用五次多项式时间函数表征给料机的输出质量、四次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处的给料机的输出质量速度、三次多项式时间函数表征给料过程中各时间点处给料机的输出质量加速度；(3)计算给料机的给料控制参数；(4)计算给料机的电机控制参数即给料机的规划数据。2.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述步骤(1)快速给料阶段定量包装袋内质量、速度计算公式如下：骤(1)快速给料阶段定量包装袋内质量、速度计算公式如下：其中，是该阶段包装袋内物料的质量，v0是包装袋内物料质量增加初速度，v1是该阶段包装袋内物料质量增加速度，加速度a1＝0，是该阶段的给料时长；精细给料阶段定量包装袋内质量、速度、加速度计算公式为：精细给料阶段定量包装袋内质量、速度、加速度计算公式为：精细给料阶段定量包装袋内质量、速度、加速度计算公式为：其中，是该阶段定量包装袋内物料的质量，是该阶段定量包装袋内物料质量增加的速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加速度，为该阶段定量包装袋内物料质量增加的加加速度，是该阶段的给料时长，m1是快速给料阶段定量包装袋内累积的物料质量。3.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述步骤(2)输出质量、输出质量速度、输出质量加速度计算方法如下：m(t)＝k0+k1t+k2t2+k3t3+k4t4+k5t5v
m
(t)＝k1+2k2t+3k3t2+4k4t3+5k5t4a
m
(t)＝2k2+6k3t+12k4t2+20k5t3其中，t为时间，m(t)表示输出质量，v
m
(t)表示给料过程中各时间点处的速度和a
m
(t)表示给料过程中各时间点加速度，k1，k2，k3，k4，k5分别为各阶的常系数。4.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述步
骤(3)计算方法如下：设精细给料时长为t3，给料机给料约束条件：质量约束：m(0)＝m1，m(t3)＝m0速度约束：v
m
(0)＝υ1，υ
m
(t3)＝0加速度约束：a
m
(0)＝0，a
m
(t3)＝0其中，m(0)表示开始时刻的给料机输出质量，v
m
(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量速度，a
m
(0)表示给料过程中开始时刻的给料机输出质量加速度；m(t3)表示t3时刻的输出质量，v
m
(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量速度，a
m
(t3)表示给料过程中t3时刻的给料机输出质量加速度。5.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述步骤(4)计算方法如下：由于不同结构形式的给料机的电机的转速与给料机的卸料速度之间的关系系数n，则对应的给料机电机的转速函数为：快速给料阶段：精细给料阶段：给料机电机的加速度为：快速给料阶段：精细给料阶段：其中，表示给料机的电机速度，表示给料机的电机加速度。6.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述快速给料阶段给料设备全速、匀速运转，使包装袋内物料的累积量呈线性增长，增长速度是均匀的。7.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述精确给料阶段初始状态是快速给料阶段的结束状态，包括给料质量、给料速度、给料加速度。8.根据权利要求1所述的一种两段式定量包装连续给料控制方法，其特征在于，所述精确给料阶段为：需要给料控制器确定快速给料阶段结束时，包装袋内物料累积量已达到设定给料量的90％，剩余10％的给料量进入精确控制。

技术总结
本发明公开了一种两段式定量包装连续给料控制方法，包括：快速给料和精确给料两个连续的阶段；其中，快速给料阶段是一个线性给料阶段，精确给料阶段是一个非线性给料阶段，两个阶段无时差连接；本发明给料过程连续、平稳，执行迅速，包装效率和包装精度高。包装效率和包装精度高。包装效率和包装精度高。


技术研发人员：杨高杰 陈飞 张洁 谢栋 焦鹏 何杏兴 徐立轩
受保护的技术使用者：南京熊猫电子装备有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/7/20