上料动态称重系统的研究

    本文从信号处理方面， 推导出炼钢高炉动态加料下物料流量与参数的关系和静态下物料重量与参数的关系， 采用系统辨识识别这些参数，从而求出物料的重量。 由于采用的是渐消记忆递推最小二乘算法对参数模型进行识别的，所以达到了提高秤量准确度的效果。

    1 上料称重系统的数学模型

    1．1 称重系统受力分析

    在物料下落过程中，作用在料斗上的力可分解为料斗内物料的重力和物料流的冲击力，初始状态物料流相对稳定认为是一常数，物料重力是时间的线性函数，流量可以用动态模型下参数辨识方法计算得出。当流量积分达到重量设定值时关闭电机，由于过冲量的作用流量明显减小为零，这段时间内计算流量的参数是快时变的，对于快时变参数辨识还没有很好的方法，这段时间内不采用参数辨识方法而采用控制理论进行补偿，这里我们暂不考虑。到达过冲量影响消失，作用力只有物料的重力，这时可以采用静态模型下参数辨识方法， 直接计算得出料斗内物料的重量。

    1．2 称重系统的静态数学模型的建立

    应变式称重传感器和称体构成的称重部分可以等效为一个由弹簧，阻尼器构成的二阶系统^［1］如图1 所示。

    实际在［t₀，t₀＋t］时间内，物料如果不断落下 ，M 是随时间增加的函数M（t），可以看成为一斜坡信号。 那么，系统的数学模型也是不断改变的，ω_n、ζ也随之变化，从公式可以知道，ω_n和ζ 随的增加而不断下降，系统是时变非线性系统。

    1．3 称重系统动态模型的建立

    物料在下落过程中，由于冲击力与物料流量和下落高度有关。随着称斗内物料的增加，物料下落高度减小，冲击力也相应减小。在实际过程中给料电机启动后，下落物料质量M（t）为一个斜坡信号。在分段线性化分析时还要考虑物料重量增加的影响，初始条件也不再为零。则（1）式变为：

    3 结束语

    从信号处理方面考虑，因为称体的振动，采集到数据并不是物料重量。为了从采集到的数据中得出有效数据，对系统的特性重新进行了分析，立了其数学模型，在进行离散化变换后接着根据终值定理得出物料流量与系统数的关系式。 这样就把有效数据的提取转换为系统参数识别问题。

    由前面公式推导过程可知，采用参数辨识的方法，具有以下优点：①不需要考虑物料下落冲击力及留空量；②测量结果与系统的初始状态无关，所以不需考虑秤体的皮重；③在参数模型辨识过程中，采用最小二乘法，所以大大滤除了震动引起的干扰噪声。