一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法。其包含三个步骤：步骤一为灌装预设参数获取与设置过程，用于预设首次灌装需设置的大阀阈值、小阀阈值、小阀补灌流速、大阀关断目标值等参数；步骤二为快速灌装过程，通过对大、小阀同时开启和基于预设大、小阀称重阈值的关停控制，满足称重灌装效率要求，同时根据大、小阀关闭后的称重稳态值与补灌流速，自动计算步骤三所需的补灌时长，并修正下次灌装过程小阀关停控制的称重阈值；步骤三为精确补灌过程，根据补灌时长单独控制小阀启停，以满足称重灌装精度要求，并自动校正补灌流速；该方法既可减小对称重采样硬件和滤波算法的依赖性，还可有效抑制冲击、空中飞料等干扰因素对灌装精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法
本专利技术属于液体定量灌装控制
，特别涉及一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法。
技术介绍
在某些工业灌装过程中，对灌装的速度和精度都有较高要求，而要同时兼顾灌装速度与精度也有些困难。其主要原因是对于液体灌装过程，其冲击、空中飞料、执行元件响应滞后时间等时变因素对灌装精度和速度影响显著，而这些影响因素混杂在一起且具有非线性和不确定性，难以用理论公式进行精确描述。现有技术和方法，大都只针对其中部分影响因素用物理公式进行定量分析，并且用提高硬件性能和采样速率的方式，不但增加成本也难以同时满足液体生产灌装过程中的灌装速度与灌装精度。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，综合考虑冲击、落差、执行元件滞后时间等时变因素对灌装精度和速度影响，将灌装分为三个步骤，第一步测试获取首次灌装预设参数，第二步为快速灌装过程，第三步为精确补灌过程，并且在第二、三步中会根据灌装过程和结果数据自动调整小阀阈值和小阀补灌时长对下次灌装参数进行修正。本专利技术一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，该方法包括如下步骤：(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q1、测试小阀流速Q2、计算小阀补灌流速Qb、计算小阀关断目标值M2、计算小阀触发阈值G2、计算大阀触发阈值G1参数的获取与设置；单独开启大阀灌装T1时长，获取T1时长内的灌装量Wd，所述大阀流速Q1设置为Q1＝Wd/T1；单独开启小阀灌装T2时长，获取T2时长内的灌装量Wx，所述大阀流速Q2设置为Q1＝Wx/T2；设置瞬态测速时长Ts从最短控制周期Tk按整数倍Tk逐渐加长进行灌装，直到灌装结果重量波动值小于允波动量Ew，再以此测速时长Ts分别灌装n次，并记录各次灌装结果重量Wi，获取最短瞬态灌装时长Tws＝Ts，计算Tws时长下的平均灌装重量Ws＝∑Wi/n；开启小阀，等待2Tws后关闭小阀，待称重值W稳定后，分别计算：小阀补灌流速：Qb＝(W-Ws)/Tws；小阀关断目标值：M2＝M-2×Ws；小阀关断触发阈值：G2＝M-Q2×Td2；大阀关停触发阈值：G1＝G2-Q1×Td1；预设首次灌装参数：大阀关断阈值G1，小阀关断阈值G2，小阀关断目标重量M2，小阀补灌流速Qb，小阀瞬态稳定灌装最短时长Tws；(2)步骤二为快速灌装过程：首先同时开启大、小阀进行快速灌装，满足称重灌装的效率要求；当灌装称重值W1达到预设的大阀关停触发阈值G1时则关停大阀，之后当灌装称重值W2达到预设的小阀关停触发阈值G2时则关停小阀，其小阀关停触发阈值G2需大于大阀关停触发阈值G1与大阀关停所引发的最大称重波动幅值ΔW1：G2＞G1+ΔW1，避免大阀关停带来的称重值波动影响到对小阀关停触发阈值G2的触发比较判断；然后等待Td2时长后读取称重稳态值W22，Td2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW2小于等于预设的称重波动许可值ε2的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，同时还可减弱动态称重控制过程对称重采样速率和滤波算法效能的依赖，确保步骤二灌装称重控制的精准性；然后根据补灌流速Qb、灌装目标重量M、步骤一实际灌装量的稳态值W12，计算步骤二所需的补灌时长：Tb＝(M-W22)/Qb，并根据本次小阀关停触发阈值G2、步骤二的期望灌装重量M2、步骤二实际灌装量的稳态值W22，对下次灌装过程小阀关停触发阈值G2进行修正计算：G2＝G2+M2-W22。(3)步骤三为精确补灌过程，在步骤二的补灌时长Tb计算完成后单独开启小阀，进行时长为Tb的计时持续精确补灌，计时结束关停小阀；然后等待Td2时长后读取称重稳态值W23即为本次实际灌装量，等待时长Td2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW3小于等于预设的称重波动许可值ε2的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，确保补灌流速Qb的校正精度；如果本次补灌时长Tb大于小阀最短瞬态时长Tws,则计算校正补灌流速Qb＝(W23-W22)/Tb。所述步骤一仅在首次灌装执行一次，之后的每次灌装仅执行步骤二和步骤三。附图说明图1为一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法的总体流程。图2为大阀测速流程，图3为小阀测速流程，图4为灌装预设参数获取流程。图5为一种液体大小阀称重灌装高精度控制系统的操作界面。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细地描述。本专利技术一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，该方法包括如下步骤：(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q1、测试小阀流速Q2、计算小阀补灌流速Qb、计算小阀关断目标值M2、计算小阀触发阈值G2、计算大阀触发阈值G1参数的获取与设置；单独开启大阀灌装T1时长，获取T1时长内的灌装量Wd，所述大阀流速Q1设置为Q1＝Wd/T1；单独开启小阀灌装T2时长，获取T2时长内的灌装量Wx，所述大阀流速Q2设置为Q1＝Wx/T2；设置瞬态测速时长Ts从最短控制周期Tk按整数倍Tk逐渐加长进行灌装，直到灌装结果重量波动值小于允波动量Ew，再以此测速时长Ts分别灌装n次，并记录各次灌装结果重量Wi，获取最短瞬态灌装时长Tws＝Ts，计算Tws时长下的平均灌装重量Ws＝∑Wi/n；开启小阀，等待2Tws后关闭小阀，待称重值W稳定后，分别计算：小阀补灌流速：Qb＝(W-Ws)/Tws；小阀关断目标值：M2＝M-2×Ws；小阀关断触发阈值：G2＝M-Q2×Td2；大阀关停触发阈值：G1＝G2-Q1×Td1；预设首次灌装参数：大阀关断阈值G1，小阀关断阈值G2，小阀关断目标重量M2，小阀补灌流速Qb，小阀瞬态稳定灌装最短时长Tws。(2)步骤二为快速灌装过程：首先同时开启大、小阀进行快速灌装，满足称重灌装的效率要求；当灌装称重值W1达到预设的大阀关停触发阈值G1时则关停大阀，之后当灌装称重值W2达到预设的小阀关停触发阈值G2时则关停小阀，其小阀关停触发阈值G2需大于大阀关停触发阈值G1与大阀关停所引发的最大称重波动幅值ΔW1：G2＞G1+ΔW1，避免大阀关停带来的称重值波动影响到对小阀关停触发阈值G2的触发比较判断；然后等待Td2时长后读取称重稳态值W22，Td2需大于从小阀单独灌装关停到称重波动幅值ΔW2小于等于预设的称重波动许可值ε2的时长，以避免灌装冲击、振动、空中飞料等对称重稳态值读取带来的干扰影响，同时还可减弱动态称重控制过程对称重采样速率和滤波算法效能的依赖，确保步骤二灌装称重控制的精准性；然后根据补灌流速Qb、灌装目标重量M、步骤一实际灌装量的稳态值W12，计算步骤二所需的补灌时长：Tb＝(M-W22)/Qb，并根据本次小阀关停触发阈值G2、步骤二的期望灌装重量M2、步骤二实际灌装量的稳态值W22，对下次灌装过程小阀关停触发阈值G2进行修正计算：G2＝G2+M2-W22。(3)步骤三为精确补灌过程，在步骤二的补灌时长Tb计算完成后单独开启小阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q

【技术特征摘要】
1.一种液体大小阀称重灌装高精度控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)步骤一为首次灌装预设参数获取与设置过程，包含对大阀流速Q1、测试小阀流速Q2、计算小阀补灌流速Qb、计算小阀关断目标值M2、计算小阀触发阈值G2、计算大阀触发阈值G1参数的获取与设置；单独开启大阀灌装T1时长，获取T1时长内的灌装量Wd，所述大阀流速Q1设置为Q1＝Wd/T1；单独开启小阀灌装T2时长，获取T2时长内的灌装量Wx，所述大阀流速Q2设置为Q1＝Wx/T2；设置瞬态测速时长Ts从最短控制周期Tk按整数倍Tk逐渐加长进行灌装，直到灌装结果重量波动值小于允波动量Ew，再以此测速时长Ts分别灌装n次，并记录各次灌装结果重量Wi，获取最短瞬态灌装时长Tws＝Ts，计算Tws时长下的平均灌装重量Ws＝∑Wi/n；开启小阀，等待2Tws后关闭小阀，待称重值W稳定后，分别计算：小阀补灌流速：Qb＝(W-Ws)/Tws；小阀关断目标值：M2＝M-2×Ws；小阀关断触发阈值：G2＝M-Q2×Td2；大阀关停触发阈值：G1＝G2-Q1×Td1；预设首次灌装参数：大阀关断阈值G1，小阀关断阈值G2，小阀关断目标重量M2，小阀补灌流速Qb，小阀瞬态稳定灌装最短时长Tws；
(2)步骤二为快速灌装过程：首先同时开启大、小阀进行快速灌装，满足称重灌装的效率要求；当灌装称重值W1达到预设的大阀关停触发阈值G1时则关停大阀，之后当灌装称重值W2达到预设的小阀关...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珂，王宇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51