浮力称重式粉状物料动态计量控制方法与应用研究

基本信息
批准号:61503226
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:杨新军
学科分类:
依托单位:山东英才学院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孔令宇,王蕴珊,许亚,徐峰,张霞
关键词:
动态称量浮力称重传感机理灰关联分析定量包装自适应模糊控制
结项摘要

With the growing of the areas such as the national strategic emerging industries, national defense and people's livelihood measurement etc, research on dynamic measurement especially efficient dynamic quantitative measurement of powder materials technology is very urgent. Dynamic measurement of powder process is a system which is complex, time-varying, uncertainty,multi-parameter strongly coupling. It is difficult to achieve high efficiency and high dynamic measurement accuracy for the popular strain sensors. So studying new theories and methods become a urgent need.The objective of our project is listed as follows. That is achieving complete data and conducting gray relational analysis, establishing quantitative dynamic Measurement models of the whole system, studying Kalman filter algorithm and adaptive fuzzy control strategy with high precision and high Dynamic response speed,achieving precise control of dynamic measurement. Which is becoming from exploring the dynamic measurement from the high accuracy and buoyancy weighing sensor parameters relations. The project belongs to frontier subject on control Theory, microelectronics and materials processing. Which can not only promote the development of dynamic quantitative measurement control theory but also guiding the designation and implementation of powder dynamic measurement in the areas of strategic emerging industries and the livelihood meaurement.

伴随国家战略性新兴产业、国防事业和民生计量等领域的国家重大工程项目的与日俱增,研发动态计量特别是高效高性能的粉状物料动态定量计量技术与装备极为迫切。粉状物料动态定量过程本质上是一类复杂的时变、不确定、多参数强耦合系统,现有应变式传感机理及控制方法难以实现高效高准确度动态计量,亟需新理论和方法予以突破。本项目将从探究动态计量高准确度与浮力称重传感工艺参数关系入手,由正交试验获取完备数据并进行灰关联分析;建立全系统动态定量计量模型;研究高精度、快响应动态定量容积积分卡尔曼滤波算法和MIMO自适应模糊控制策略,实现动态定量的精准控制。本项目属控制、微电子和材料加工等多学科交叉的前沿研究,不仅可推进动态定量计量控制理论的发展,而且有望对未来战略性新兴产业、民生计量等工程实践中粉状物料动态定量的设计与实施产生重要指导意义。

项目摘要

高效高性能的粉状物料动态定量过程本质上是一类复杂的时变、不确定、多参数强耦合非线性系统,现有应变式传感机理及控制方法难以实现高效高准确度动态计量。本课题组基于浮力称重传感机理,首先,分析了由于加料冲击、加料落差导致空中滞留物及振动等复杂参数对浮力称重式动态计量准确度及速率的影响,给出了浮力称重式动态测试系统总体误差模型;其次,将Sigmoid 函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器,实现了永磁同步振动电机转速和位置的精确估计,减少了浮力称重信号的滤波环节和相位补偿环节;再者,针对物料下落对秤体有冲击力F(t)及加料落差导致空中滞留物ΔG与F(t)存在的强耦合时变非线性关系,提出了一类在规定有限时间内重构系统状态的高增益观测器,并设计依赖此观测器的输出反馈控制器,从而首次实现了不确定/本质时变下三角非完整系统任意指定有限时间内的输出反馈控制问题;最后,构建了Simatic S7-1200 PLC控制系统验证平台,使粉状物料的动态称量准确度达到了±1g。综上所述,本研究为推进动态定量计量非线性控制理论的发展,提供了重要的启示性探索。项目资助发表SCI/EI索引期刊论文1篇、EI索引会议论文3篇。培养了2名年轻教师晋升为副教授。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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