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原文传递一种基于切换决策的高精度上料控制系统

专利名称：	一种基于切换决策的高精度上料控制系统
摘要：	本发明公开了一种基于切换决策的高精度上料控制系统，包括：供料子系统，所述供料子系统包括粗上料模块、细上料模块和传动模块，所述传动模块根据所述控制命令控制粗上料模块和细上料模块将粉料输送至称重子系统，所述控制命令包括初控制命令、切换决策和精确控制命令；称重子系统，所述称重子系统包括称重传感器和用于承接粉料的料盘，所述称重传感器对料盘内的粉料进行称重并生成重量信息以电信号的形式反馈至所述主控制器；主控制器，包括上料控制模块、扰动适应模块、最优控制模块和预测控制模块，所述上料控制模块获取期望重量并根据所述期望重量生成控制命令发送至所述供料子系统。本发明具有上料过程达到时间最优，效率最高的优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏智仁景行新材料研究院有限公司
发明人：	吴世曦;董世新;王贵宗;张东春;姜鹏;陈晨
专利状态：	有效
申请日期：	2022-02-16T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-15T00:00:00+0800
申请号：	CN202210141378.8
公开号：	CN114180294A
代理机构：	北京沁优知识产权代理有限公司
代理人：	杨敏
分类号：	B65G43/08;B65G65/30;G01G17/06;B;G;B65;G01;B65G;G01G;B65G43;B65G65;G01G17;B65G43/08;B65G65/30;G01G17/06
申请人地址：	210000 江苏省南京市秦淮区永智路5号南京白下高新技术产业园科技创业研发孵化综合楼(五号楼)C座5层
主权项：	1.一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，包括：供料子系统，所述供料子系统包括粗上料模块、细上料模块和传动模块，所述传动模块根据控制命令控制粗上料模块和细上料模块将粉料输送至称重子系统，所述控制命令包括初控制命令、切换决策和精确控制命令；称重子系统，所述称重子系统包括称重传感器和用于承接粉料的料盘，所述称重传感器对料盘内的粉料进行称重并生成重量信息以电信号的形式反馈至主控制器；主控制器，包括上料控制模块、扰动适应模块、最优控制模块和预测控制模块，所述上料控制模块获取期望重量并根据所述期望重量生成控制命令发送至所述供料子系统；所述扰动适应模块配置有环境扰动调节策略，所述环境扰动调节策略采用自适应鲁棒控制算法根据外界环境对供料子系统进行调节以适应非线性扰动；所述最优控制模块配置有时间最优策略，所述时间最优策略根据期望重量生成切换决策，所述切换决策包括所述粗上料模块和细上料模块的工作时刻，所述工作时刻表征粗上料模块和细上料模块各自运行持续时间，所述预测控制模块配置有预测控制策略，所述预测控制策略根据期望重量以及称重传感器实时反馈的重量信息计算得到预测误差，根据所述预测误差对产生时滞效应的环节进行动态补偿，并生成精确控制命令发送至所述供料子系统。 2.根据权利要求1所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，还包括残留补偿子系统，所述残留补偿子系统包括图像获取模块、分析判断模块、模型建立模块、补偿建立模块、数据存储模块，所述图像获取模块用于在粉料由供料子系统落入料盘时获取粉料图像，所述分析判断模块根据所述粉料图像获得判断参数，并根据所述判断参数从所述数据存储模块中获取对应的粉料参数，所述模型建立模块根据所述判断参数、粉料参数及期望重量构建粉料堆积模型，并根据所述粉料堆积模型获得底面面积，所述底面面积为构建的粉料堆积模型底部表征为与所述料盘接触部分的面积，补偿建立模块根据所述底面面积及粉料参数计算得到残留重量信息，并根据所述残留重量信息对所述期望重量进行修正得到新的期望重量，所述数据存储模块用于储存粉料参数与判断参数的对应关系及若干粉料参数，其中，所述粉料参数包括粉料颗粒摩擦系数、吸水量、比表面积、平均粒度、密度。 3.根据权利要求2所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述判断参数包括几何形状信息、粉料纹理信息及粉料色度信息，所述分析判断模块包括提取单元，所述提取单元对所述粉料图像进行颗粒边缘检测得到若干粉料颗粒，所述分析单元对粉料颗粒进行特征提取得到每颗粉料颗粒的初始色度信息、初始几何信息和初始纹理信息，所述判断单元根据每颗粉料颗粒的初始色度信息、初始几何信息和初始纹理信息分析计算得到几何形状信息、粉料纹理信息及粉料色度信息。 4.根据权利要求3所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述分析判断模块还包括辨别单元，所述辨别单元配置有真假辨别策略、上限阈值和下限阈值，所述真假辨别策略对所述提取单元检测得到的若干粉料颗粒进行判断是真实颗粒还是颗粒间隙，若所述粉料颗粒的面积大于上限阈值或小于下限阈值则判断为颗粒间隙，若所述粉料颗粒的面积小于等于上限阈值且大于等于下限阈值，则判断为真实颗粒，所述分析单元对所述真实颗粒进行特征提取，且去除所述颗粒间隙。 5.根据权利要求4所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述模型建立模块包括初步模型单元、修正获取单元和修正生成单元，所述初步模型单元根据所述粉料参数生成粉料仿真颗粒，并根据期望重量计算得到粉料仿真颗粒的数量后生成初始堆积模型，所述修正获取单元获取表征料盘面积的面积信息以及表征料盘与所述供料子系统之间高度差的高度差信息，所述修正生成单元根据所述高度差信息和面积信息生成修正决策，并根据所述修正决策对所述初始堆积模型进行修正得到堆积模型。 6.根据权利要求5所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述补偿建立模块计算得到残留重量信息的计算公式为：其中，δ为残留重量信息，s为底面面积，d为平均粒度，ρ为密度，w为粉料颗粒摩擦系数，y为比表面积，τ为环境权重参数，α为吸水量，k为预设修正参数。 7.根据权利要求6所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述补偿建立模块还包括环境补偿子模块，所述环境补偿子模块包括影响参数获取单元、环境纠偏单元，所述影响参数获取单元用于获取环境影响信息，所述环境纠偏单元根据所述环境影响信息计算得到环境影响参数，所述环境影响参数包括湿度参数、温度参数，所述环境权重参数τ设置有多个影响因子，所述影响因子包括反映环境中湿度的湿度参数和反映环境温度的温度参数。 8.根据权利要求7所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述补偿建立模块还包括参数修正子模块，参数修正子模块包括数据获取单元和参数纠偏单元，所述数据获取单元获取在完成一次上料任务后称重传感器反馈的重量信息作为实际残留信息，所述参数纠偏单元根据残留重量信息和实际残留信息计算得到参数纠偏信息，并根据参数纠偏信息对所述预设修正参数进行修正得到新的预设修正参数。 9.根据权利要求2所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述残留补偿子系统还包括反馈影响模块，所述反馈影响模块包括反馈判断单元、任务存储单元和影响判断单元，所述反馈判断单元根据所述粉料参数判断粉料种类，所述任务存储单元用于储存后续的任务信息，所述任务信息包括后续上料任务的粉料种类，所述影响判断单元根据任务信息和粉料种类判断后续上料任务的粉料种类与料盘上残留的粉料种类是否一致，若不一致则发出清理信号提醒工作人员对料盘进行清理。 10.根据权利要求9所述的一种基于切换决策的高精度上料控制系统，其特征在于，所述反馈影响模块还包括影响纠偏单元，若所述影响判断单元判断后续上料任务的粉料种类与料盘上残留的粉料种类一致则影响纠偏单元根据实际残留信息生成实际修正参数对下一次上料任务的期望重量进行修正得到新的期望重量。
所属类别：	发明专利