Диссертация (1152206), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Функциональные узлы и терминалы объединены в единую схемулиниями связей.РазработанныепрограммныемодулиПАКназываются«VirtualInstruments», виртуальные Инструменты или VI. Они сохраняются в файлах срасширением *.vi.Разработанный программный аппаратный комплекс для управленияпроцессом дозирования, включает разные задачи контроля технологическогопроцесса объемного дозирования пищевых продуктов, предназначенный длялабораторныхисследованийконтроляпоказателейкачествапищевыхпродуктов и сыпучих материалов, такие как молотый кофе, управление145процессом дозирования с помощью алгоритмы ПИ контроллера и измерениеколичество величины объемных расходов пищевого продукта из бункера СД.Задачи разработки ПАК были разделены на две части, чтобы проверитьфункциональности программы компьютерного зрения.Первая задача заключалась в решении условии заполнения и истечениямолотого кофе из бункера объемного дозатора, сформирована соответствующаяпрограммная процедура аппаратного комплекса на рисунке 4.13, гдеиспользуется конструкция управления цикла (while loop) для измеренияколичества величины объемных расходов сыпучего материала и дляопределения условий управления промежуточной координаты в бункере СД.Внутри данной структуры размещаются терминал счетчика итераций цикла(iteration terminal) и терминал условия выхода из цикла (conditional terminal) дляуправления подачам и истечениям расхода сыпучих продуктов МК.
Кодпрограммы, размещенный в структуре, выполняется до подачи на терминалусловия логической переменной истина (true) в структуре [135]. Лицевая панельзадачи процесса истечения и заполнения частиц молотого кофе показывается нарисунке 4.14., где можно наблюдать динамики процесса заполнение иистечение пищевых продуктов.Рисунок 4.13. Блок-диаграмма графического программированияистечения молотого кофе из бункера объемного дозатора146Лицевая панель содержит: привод питателя устройства (конвейер дляподачи молотого кофе), привод для объемного дозатора, переключатели старстоп (режим работы системы), датчики уровня (заполнено, пусто, измерениепромежуточной координаты).Рисунок 4.14.
Лицевая панель задачи процесса истечения изаполнения частиц молотого кофеВторая задача заключается в решении условий и коды программированиядля управления уровнем как промежуточная координата сыпучих продуктовМК в бункере стаканчикового дозатора и управления приводами устройствУПК и УДК с компенсацию действие рассмотренных факторов влияющих напроцесс ДМК с помощью классических законов регулирования ПИ –контроллера.
Программа представляет собой последовательность соединенныхфункциональных блоков в стиле «Matlab» на рисунке 4.15, где использовалисьразработанной имитационной модели предыдущей главы (п. 3.5) позволяющиеопределить влияние внешних возмущений физико-механических свойствсыпучих продуктов кофе и механических характеристик настройки приводовустройств подачи и дозирования.Блок диаграмма задачи управления уровнем молотого кофе на рисунке4.15, состоит из: передаточной функции двигателей привода дозатора и приводаподачи продуктов МК; блок ПИ-регулятора; интегратор; блок датчика уровня;147блок датчика скоростей привода дозатора и привода подачи; блок описанияматематических формул «formule node», где описывается математическиеформулы на рисунке 4.16. Блок «formule node» содержит текстовый кодпрограммирования и позволяет поместить в блок-схему для выполненияматематических операций из рассмотренных и полученных математическихмоделей и законов механики истечения сыпучих продуктов кофе и критерийуправления процесса ДМК, удобно для программирования сложных выраженийсо многим числом переменных и решений математических моделей [155].Рисунок 4.15.
Блок-диаграмма задачи управления уровню иприводами при настройке ПИ-регулятора имитационной моделипроцесса ДМК.Рисунок 4.16. Блок описания математических моделей (formule node)148Декларация переменных описываются в стиле языка программированияси++. Такие переменные как PID – код описания ПИ регулятора, tolva – бункердозатора, error – ошибка, result – результат конечного значения уровнямолотого кофе и также оптимальные коэффициенты для ПИ регулятораполученных из разработанного нейросетевого оптимизатора (п. 4.2) дляуправления приводами устройств подачи и дозирования.Таким образом, на базе разработанной имитационной модели в главе 3,был разработан макет ПАК для лабораторных исследований (рисунок 4.17 –4.18) с целью эффективного управления процессом объемного дозированияпищевыхпродуктов,гдеучитываютсяфизико-механическихсвойствпоказателей качества пищевых продуктов и сыпучих материалов в примеремолотого кофе.Рисунок 4.17.
Лицевая панель программно-аппаратного комплексатехнологического процесса ДМК разработана в среде «LabVIEW»149Рисунок 4.18. Блоки-диаграммы программно-аппаратного комплексатехнологического процесса ДМК разработаны в среде «LabVIEW»Разработанный макет программно-аппаратного комплекса позволяетисследовать влияние физико-механических свойств пищевых продуктов на150уровне материала и повысить производительность стаканчикового дозаторапутем стабилизации промежуточной координата при внесении в блокекомпенсаций оптимальные коэффициенты ПИ контроллера полученных в(п.4.2) для приводов устройств питателя и дозатора [121].4.5. Структура экспериментального макета программноаппаратного комплекса управления процессом ДМК.
Описаниепрограмм на ЭВМ и апробация экспериментального макета вучебной деятельностиПрограммно-аппаратногокомплексуправленияпроцессомДМК(экспериментальный макет) позволяет управлять процессом дозированиямолотого кофе при наличии возмущающих факторов, которые влияют длястабильного и равномерного подачи молотого кофе в дозирующий механизм,чтобы повысить производительность и точность дозирования.Лицевая панель состоит из: 1. Объемного стаканчикового дозатора, 2.бункера хранения пищевого продукта, 3. табло системы управления. 4.конвейера для подачи молотого кофе, 5. привода питателя, 6.
привода дозатора,7.фасовочно-упаковочноговертикальногоавтомата,8.графическогоиндикатора, 9. сыпучего продукта (молотый кофе).Программа запускается из лицевого панели и определяется заданныезначения для контролируемых параметров: промежуточная координата дляуровня молотого кофе в бункере СД, скорости приводов устройств питателя идозатора. Также вводятся физико-механических свойств сыпучего материала,такие параметры как плотность, коэффициент истечения, коэффициентсыпучести. Процесс дозирования наблюдается в графических индикаторах, гдепоказывается изменения уровня молотого кофе при изменении плотности икоэффициента истечения, а также объема молотого кофе зависимости отвремени.
При нестабильности процесса дозирования, регулируется скоростиподачиискоростидозаторамолотогокофедляконтроляуровня151промежуточной координаты в бункере СД. С помощью ПИ контроллера наосновеполученныхоптимальныхкоэффициентовПИнейросетевогооптимизатора осуществляется коррекция процесса дозирования.Минимальные требования для практического построения разработаннойПАК рекомендуется использование персональные компьютеры с повышеннымипоказателями защиты от вредных воздействий окружающей среды, такие какпыли, влаги и температуры с оперативной системе windows 7 и выше, драйверыдля правильной работы программы LabView 2016 (32 bits) и файлы срасширением (*.vi).
Для обработки, накопление информации о технологическихпараметрах аварийных, вывод на экраны ЭВМ сообщений ситуаций, данныемогут быть реализованы через Microsoft Excel (в формат csv). Для задачхранения данных и реализации расчетов рекомендуется мощный процессор(intel Core i5, i7) c большим размером оперативной памяти.Для разработки нейросетевого оптимизатора ПИ контроллера моделейудобнее всего использовать пакета моделирования Matlab 2016a, котороеобладает всеми необходимыми качествами функции, поддерживает большоеколичество вариантов архитектур нейронных сетей, алгоритмов обучения иактивационных функций и имеет подробную справочную информацию играфические интерфейсы.Также создан инсталлятор предложений, который позволяет простоустановить программу на компьютере как любая другая программа какбесплатная версия для студентов.Структурная схема алгоритма управления процессом дозированием скоррекцией задания программного аппаратного комплекса автоматизированнойсистемы управления процессом дозирования пищевых продуктов представленана рисунке 4.19.152НАЧАЛОПОДПРОГРАММАВВОДА ИСХОДНЫХДАННЫХУПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮПРИВОДА ПИТАТЕЛЯНЕТБУНКЕР ЗАПОЛНЕНДАИСТЕЧЕНИЕ МОЛОТОГО КОФЕ ВДОЗИРУЮЩИЙ МЕХАНИЗМСтабилизация режима истечениямолотого кофе из бункерапосредством управленияпромежуточной координатойПОДПРОГРАММАКОРРЕКЦИИПОТОКОВ ВКАНАЛАХПИ-КОНТРОЛЕРНЕТПРОЦЕССДОЗИРОВАНИЯПРЕТЕКАЕТСТАБИЛЬНОДАРЕЖИМ РАБОТЫДОЗАТОРАУПАКОВКАКОНЕЦРисунок 4.19.
Алгоритм управления процессом дозирования молотогокофе с корректирующим воздействием1534.6. Выводы по четвертой главы1. Разработанпозволяющийнейросетевойнайтиоптимизатор,оптимальныедлякоэффициентыПИконтроллераисократитьперерегулирование и время, так как при изменении заданных параметровуправления промежуточной координаты и скорости приводов устройств впроцессе дозирования с использованием один набор коэффициентов ПИконтроллера для всех режимов движений приводов не обеспечивает качествапереходных процессов.2. Системауправленияпроцессомдозированиямолотогокофеоставалась устойчивой с точки зрения выбранных критериев управленияпроизводительностиипромежуточнойкоординаты.Такимобразом,производительность и промежуточная координата двигаются стабильно, чтопозволяет повысить производительности стаканчикового дозатора.3.
Результаты проведенных экспериментов позволяют сделать вывод отом, что созданная нейросетевого оптимизатора НСО ПИ контроллерапозволяетсократитьэлектроэнергииивремявполнеиперерегулирование,можетстатьапрототипомтакжесократитьуниверсальногопромышленного аппарата настройки параметров ПИ контроллера в процесседозирования.4. Пристабильностииуправлениивеличинойпромежуточнойкоординаты в бункере дозатора позволяет осуществить равномерное истечениепродукта, избегать от сводообразования и сегрегации и устранить ошибкиточности дозирования.5.
Оптимальные коэффициенты ПИ контроллера для привода дозаторапри заданном значении h = 0.7м составили Kp = 0.01, Ki = 0.086, а дляпривода питателя Kp = 0.01, Ki = 0.0099. Таким образом, при поступлениикоманды от ЭВМ о необходимости стабилизации уровня МК в бункере СД,регулирования скорости приводов питателя и дозатора – переходе вэнергосберегающий режим, устройство УПК определяет загрузку МК в154соответствии с режимом работы стаканчикового дозатора и формируетнеобходимую, экономически выгодную, уставку по скорости в САР процессаДМК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
