磨粉机智能喂料的解析PPT课件.ppt

本文依实际使用现场的参数 对自动变速喂料方案的原理进行论证 辅以MATLAB仿真结果 并得到了指导调试的重要控制参数 建模系统的数学模型是弄清系统控制方案原理的 1 依据 通过对实际硬件系统的反复分析 搭建起数学模型 自动变速喂料控制方案要依据电容杆式料位传感器感应物料位置 并转换成相应的420mA模拟电流信号输出 输出的模 2 拟量幅值偏小 所以选择电流输出 目的是抗干扰 自动变速喂料控制方案图自动变速喂料控制的描述 喂料电机由交流马达驱动器来驱动 驱动器的输出频率范围是0833Hz 3 频率输出由输入的模拟信号010V控制 频率控制信号的大小由电容杆式料位传感器决定 料位有上限和下限的设定 设定值是垂直方向料位高度的百分比值 上下限设定范围在1 4 0 100 当料位在上下限之间时 应使喂料电机在上下料位对应的设定转速之间按比例控制调速运转 经过分析 自动变速喂料控制方案是PID闭环控制 粮油机械PID控 5 制是最早发展起来的控制策略之一 因为它所涉及的设计算法和控制结构都很简单 且十分适用于工程应用背景 此外PID控制方案并不要求建立精确的受控对象的数学模型 且采 6 用PID控制效果比较令人满意 所以PID控制器是应用最广泛的一种控制策略 由控制策略由看出 喂料控制采用的是单一P控制算法 算法公式为 f kpe f0 kp 7 kc kf f0 417Hz h0 50 5 料位高度的百分比是这样约定的 垂直安装于储料筒内的电容杆式料位传感器的最末端为0 最高端为100 两端之间线 8 性均匀分布比例值 料位高度的百分比和给定频率的对应关系如所示 料位100 对应的833Hz使低速同步电机100r min 料位10 对应的833Hz使低速同步电 9 机10r min 再经1 3的同步带传动 喂料前辊转速为30030r min 料位低于10 则停止喂料并使磨辊离闸 料高百分比与给定频率对应图磨粉机工作时 能 10 让储料筒中的料位维持在中部位置是较为理想的 因此将控制模型中的设定料位安排在50 的高度 既然初始条件是动态平衡的状态 那么可由 4 式得到下料流速v v0 h 11 0 h0 nd nd 6 实际生产现场一磨粉机d值是0314m n为50 料位高度对应的转速值15012r min 417Hz的频率输出对应于同步电机5004r 12 min 再经1 3变速传动 前喂料辊转速值15012r min 该机喂料口截面积和储料筒截面积之比值为03 通常面粉厂的下料溜管截面积和储料筒截面积之比值为 13 01 因此得到动态平衡状态下下料流速v0的值1414mpm 面临扰动料筒内物理料位高度h会有变化 仍由 4 式 v带入相对于v0变化值 由于料位检测 同步电机等 14 的惯性滞后 转速n瞬间仍是50 料位高度对应的转速值15012r min 这样就得到扰动改变的物理料位高度h的值 经料位传感检测 得到相对50 料位高度的偏差值 15 再经P算法 控制变频器调整喂料转速 进而调整料位高度 下面仿真分析在下料流速增加1mpm时的喂料控制性能 即1424mpm带入 4 式得到料位高度h变为60 16 由的关系可知变频器应输出5003Hz f 86Hz 仿真模型如所示 喂料控制仿真模型仿真模型图中 料位高度h与喂料转速n的传递函数可由积分环节表达 可以这样理 17 解 料位高度h如电容两端电压u 喂料转速n如电容放电电流i 因此两者间传递函数是积分环节 从掌握的一般面粉厂参数 样机参数和喂料驱动电机样本提供的参数 调整变频 18 器升频和降频的设定时间 得到较为满意的仿真结果 参数具体如下 1 kc控制器增益01 2 kf变频器增益833说明 控制器输给变频器的是010V模拟电压 控制 19 输出频率0833Hz 因此kf为833 又由kp kc kf 即0833 833kc 得kc为01 3 Tf变频器时间数0344s说明 假设变频器升频和降频时 20 间均设为2s k得25 Tf f k 86 25 0344 4 kM电机增益系数36说明 该同步电机的频率和转速比是12 样机变速传动比是3 那么频率到喂料转 21 速的系数是36 5 TM电机机电时间常数0183s说明 从电机样本的技术参数得到 在MATLAB65 simulink环境下 采用变步长ode45 仿真时间为 22 10s 面对扰动喂料控制能自行调整到50 左右的料位高度 通过仿真来看 变频器的升频和降频时间设为2s是较为合适的 通过对自动变速喂料控制系统的反复分析 搭建了 23 控制模型 详析了各环节传递函数 并进行了MATLAB仿真分析