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专利号: 2023105137921
申请人: 山东农业工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高精度动态配料系统,其特征在于:包括料斗、电机、振动传感器、称重装置以及控制器;电机设置在料斗的出口,用于控制料斗口的阀门开度;振动传感器、称重装置分别设置在料斗上,并与控制器通信连接;

控制器根据振动传感器的传输的振动信号,跟踪振动信号的过零点,获取在过零点时刻配料料斗的物料重量,作为称重重量信号;根据称重重量信号,动态调整电机的运行状态以控制料斗的下料速度,实现动态配料。

2.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统,其特征在于:控制器对振动信号分析,提取与重量信号特征匹配的冲击信号,根据振动信号计算得到料斗中的物料重量。

3.如权利要求2所述的一种高精度动态配料系统,其特征在于,控制器对振动信号分析,根据振动信号计算得到料斗中的物料重量,包括如下步骤:针对获取的振动信号,离散采样后进行FFT变换,获取离散采样值,得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息;

计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值,得到单个周期内的下料量;所述过零点的称重重量通过料斗称实际称量;

针对幅度谱,对每个包络幅度谱求和;

对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合;

根据包络幅度谱和对应周期内的下料量的拟合关系,得到通过振动信号计算得到的下料量;根据料斗中物料的初始重量,得到料斗中的物料重量。

4.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统,其特征在于:配料系统还设置有相位跟踪器,所述相位跟踪器分别与控制器、振动传感器通信连接;相位跟踪器跟踪并记录振动信号的过零点时刻和过零点个数,将跟踪结果传输至控制器。

5.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统,其特征在于:料斗的料斗口下端设置物料箱,用于传送物料箱的传送带,所述传送带上设置有地磅称;

配料系统还包括误差比较器,用于识别两种称重结果的误差,误差比较器与称重装置、信号调理器以及控制器通信连接。

6.如权利要求1所述的一种高精度动态配料系统,其特征在于:控制器还被配置为根据振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量,对电机运行进行控制,实现配料系统的高精度调节配料。

7.一种高精度动态配料方法,其特征在于,包括如下步骤:

获取用于下料的料斗的振动信号,跟踪振动信号的过零点时刻;在振动信号的过零点处,进行料斗的物料重量采样,以及地磅称计量的物料重量的采样;

对获取的振动信号分析,提取与重量信号特征匹配的冲击信号,根据振动信号计算得到料斗中的物料重量;

根据振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的物料重量,对电机运行进行控制,实现配料系统的高精度调节配料。

8.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法,其特征在于,根据振动信号计算得到料斗中的物料重量的方法,包括如下步骤:针对获取的振动信号,离散采样后进行FFT变换,获取离散采样值,得到离散信号的幅度谱、相位谱与功率谱信息;

计算相邻两个周期振动信号过零点的称重重量的差值,得到单个周期内的下料量;所述过零点的称重重量通过料斗称实际称量;

针对幅度谱,对每个包络幅度谱求和;

对包络幅度谱和对应周期内的下料量的关系进行拟合;

根据包络幅度谱和对应周期内的下料量的拟合关系,得到通过振动信号计算得到的下料量;根据料斗中物料的初始重量,得到料斗中的物料重量。

9.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法,其特征在于,实现配料系统的高精度调节配料的方法,包括如下步骤:针对振动信号计算出的物料重量、料斗称采集的过零点时刻的物料重量以及地磅称采集的重量数据,进行误差比较;

基于误差比较结果对电机运行、采样点或者地磅称与物料箱之间的距离进行修正,直到每个误差都在设定误差范围内;

根据误差比较结果,进行误差平衡计算,基于误差平衡计算结果对电机运行、过零点采样或者地磅称与物料箱之间的距离进行修正,以使得误差平衡计算结果在设定的范围内。

10.如权利要求7所述的一种高精度动态配料方法,其特征在于:还包括缺料识别的步骤,通过振动信号分析,计算振动信号当前周期内的峰值和方根值,并计算峰值与方根值的比值,当该比值小于设定的阈值,则判定为缺料报警;

下料口堵塞判断方法为:针对获取的振动信号,提取振动信号的最大值和最小值,如果幅值大小按照时间的先后顺序呈逐渐变小的趋势,为下料正常;否则,判定为料斗的下料口堵塞。