1.基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其包括机架、下料仓、螺旋输送器、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗、控制器、储料仓和进料泵;
所述螺旋输送器位于下料仓的下方,所述下料仓和螺旋输送器为2~6组,位于螺旋输送器下方的所述计量斗,安装在固定于机架的称重模块上,且其底部开口受落料阀控制;
所述混料斗位于落料阀下方,且其底部有一个推板;
所述控制器读取称重模块的传感数据,对每次下料的空中量进行基于变速率的迭代学习;通过对相邻两次下料误差的比较和连续三次下料误差的变化范围对比,分别对迭代学习中单次下料误差和累积下料误差的学习因子进行动态调整;基于所预测的空中量,控制器对螺旋输送器的关闭时间及运转速度进行调节;控制器依次控制各螺旋输送器动作,在完成一次配方量下料后,打开落料阀,然后在检测到混料斗中的物料累积到设定值后,打开推板,将混合均匀的物料排出;
其中,所述控制器采用下式对下料的空中量进行预测:
Ak=αk·Ak-1+βk·ek+γ·E,
其中,Ak-1和Ak分别是连续两次的空中量预测值,ek和E分别为第k次时的下料误差和累积下料误差,学习因子α、β和γ分别按如下方式进行动态调整:αk记为
其中,k大于等于1,sign()为符号函数,α在单次下料误差e大于等于零及小于零两种情形下分别以初始值1.1和0.9为初始值进行迭代,β的初值取为0.7,γ在最初两次取零值且从k等于β开始按上式取值。
2.根据权利要求1所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述进料泵为螺杆式进料泵,其后端进料管的出口有一个球冠形物料喷头,其表面分布有圆形小孔;所述计量斗的上部有一个分料器;所述控制器通过控制进料泵的转速使得下料仓的料位在一预设范围内;
所述进料泵转速按下式进行控制:
其中,V进0为一设定最大进料速度,l为下料仓当前料位,LM和Lm分别为所预设的最高、最低下料仓料位。
3.根据权利要求1所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述下料仓侧壁上安装有两个距离传感器,所述两个距离传感器分别指向下料仓内预设的料位高点和料位低点。
4.根据权利要求2所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述分料器呈上部为圆锥体下部为压扁的锥体结构,其上部为开口形,下部则仅在长度方向的两端有斜坡形喷嘴;所述计量斗面向所述喷嘴的方向上分布有错落的球冠状凸起。
5.根据权利要求1所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述下料仓的侧壁还安装有一个搅拌器,所述搅拌器包括依次相连的底座、两个支臂、连接两个支臂的支臂转轴、爪手转轴和爪手。
6.根据权利要求1所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述下料仓底部有一个抽板;所述螺旋输送器包括螺杆箱、输送螺杆、连接器和电机,所述电机外壳通过连接器与螺杆箱相连,位于螺杆箱内的输送螺杆通过轴套与电机轴相连,螺杆箱上表面相对下料仓底部开口处有一进料口,螺杆箱与电机相对的另一端部还连接有一个竖直放置的下料管。
7.根据权利要求1所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述混料斗的侧壁上安装有一个料位传感器,其内部还有一个混料器,所述混料器采用螺旋形桨叶搅拌器,所述推板下方还有一个输料管。
8.根据权利要求1~7任何一项所述的基于变速率学习的螺杆式物料下料装置,其特征在于:所述控制器采用如下方式对螺旋输送器的运转速度进行控制:A、从停止状态以μ·amax加速度起动,当速度达到λ·vR时保持速度不变;
B、当关闭时间到时,以μ·amax加速度开始减速,直至停止;
其中,amax为螺旋输送器的螺杆额定最大加速度,vR为最大速度,μ为(0.5~0.9)之间的加速度系数,λ为(0.85~1.0)之间的速度系数;
所述关闭时间是指,当前从称重模块读取到的已下料重量等于:
其中,Ws和Wa分别为当前物料一次下料量和空中量预测值,d为螺杆以最大速度运转时螺旋输送器的下料速率,ts为减速停止时间长度,ts=λ·vR/μ·amax。
9.基于变速率学习的螺杆式物料下料装置控制器,其包括输入模块、存储模块、输出模块和处理模块,所述处理模块又包括预测模块、重量监测模块、误差计算模块及逻辑控制模块;
输入模块接收触摸屏操作指令和读取称重模块的传感数据,
存储模块用于存储配置数据和处理过程数据,
重量监测模块根据输入模块获取的实时重量值与经空中量预测值补偿后的目标重量值进行比较并在此两个重量值相等时通过输出模块关闭下料仓底部开口处的螺旋输送器,误差计算模块对本次下料误差及累积下料误差进行计算更新,预测模块根据上一次空中量预测值、本次下料误差及累积下料误差对空中量预测值进行迭代更新,并通过对相邻两次下料误差的比较和连续三次下料误差的变化范围对比,分别对迭代中的单次下料误差和累积下料误差的学习因子进行动态调整,同时根据下料过多还是不足分别调整上一次预测值的学习因子,逻辑控制模块轮流控制各螺旋输送器、计量斗底部的落料阀及下料仓中搅拌器的动作,按配方进行下料。