核子秤定量给料系统的智能控制

　　散装物料计量秤已有许多种，其中包括电子皮带秤、核子皮带秤等连续计量秤。电子皮带秤采用接触式测量，因其机械磨损严重，应用受到限制。而核子皮带秤采用非接触式测量，几乎没有机械磨损，被广泛应用于矿山、港口、化工、水泥、冶金、电力、食品等行业。由于其核放射源放射下射线时，涨落起伏不定，这样PID控制算法很难得到真正的信息，同时精确的数学模型难以建立，因受到这些主、客观条件的限制，核子皮带机采用古典控制理论和现代控制理论难以实现自动控制，采用人工在线控制误差较大。目前，各焦化厂和设计院正在围绕这一问题进行探索。本文主要根据矿用核子皮带秤进行设计，采用所谓的第三代控制理论(智能控制)可避免建立复杂的数学模型，对非线性时变系统控制尤为适宜。

　　1系统工作原理

　　核子检测定量给料智能控制系统工作原理框图如图1所示。由图1可看出，本系统由检测装置、控制器和伺服执行机构等几部分组成。

　　1.1检测装置

　　1.1.1截面流童核子检刚

　　当核放射出的7射线通过具有一定厚度的物料时，射线被物料吸收其中的一部分，剩余部分穿透物料，照射到了射线探测器上，因此，探测器上输出的电信号大小直接反映了输送机物料的多少(截面流量)。下射线通过物料后，射线辐射强度的减弱呈指数衰减规律[l]。由于射线探测器输出信号与7射线强度成正比。因而即可推导出截面流量与输出信号U之间的关系式:

　　其中，Uo—空载时探测器输出的电压信号;

　　U—负载时探测器输出的电压信号;

　　B—积累因子B大于等于l;

　　b—皮带机宽度;

　　M—质量衰减系数;

　　Wl—输送机上单位长度载荷量

　　1 .1.2电磁码盘速度检测

　　由霍尔效应原理制成电磁码盘用作速度检测元件。它是一种旋转式测量元件，通常码盘装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式的代码形式，并输人到控制器中。

　　1.2控制器

　　控制器将由核子秤检测得到截面流量信号与由速度传感器测得的速度信号相积分(对时间积分)即可求得一段时间内流量。其公式如下:

　　其中，V-输送带瞬时速度;

　　W一在一段时间内的累积量。

　　智能控制器将其与设定值相比，并求出流量误差。依据流量误差由控制决策作出判断，并发出相应的控制指令，输送到伺服执行机构。

　　1.3伺服执行机构

　　在交流传动系统中应用最广的异步电动机(感应电动机)，根据感应电动机的同步转速n。公式: