專利名稱：一種針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業控制領域中包裝機械溫度控制過程中應用功能研究，提供針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法。針對包裝機械載荷變化引起的溫度波動， 引進模糊規則的算法和實現方式，包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊控制器等幾個重要組成部分。根據參考輸入和反饋信號，計算實際溫度和理論溫度之間的偏差以及當前的偏差變化速度，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，模糊化借助于輸入模糊集合的隸屬函數轉變輸入值為隸屬度，模糊推理器輸出模糊控制器的控制信號進行控制。通過針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法的調用，可以有效控制包裝機械載荷變化引起的溫度波動，使整個包裝機械溫度控制達到工作溫度的要求，從而減少包裝機械載荷變化引起的廢品率，提高包裝機械的工作效率和產品質量。
背景技術：
包裝機械是一種實現包裝功能的機械設備。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，物料進入包裝機的頂部后，計量部分將定好數量的產品依次送入物料通道。卷筒包裝材料在通過物料通道的外壁時，被成形器卷繞成筒狀，縱封器將其縱向縫焊封牢固。橫封器完成包裝袋的頂封和下一個袋子的底封，成為兩道焊縫。由于下料通道被包裝袋裹住，底封封焊后就可直接向袋內下料，隨之移動一個工位完成頂封封口，并用切刀切斷，完成包裝工序，包裝機械見圖1。使用機械包裝產品可提高生產率，減輕勞動強度，適應大規模生產的需要，并滿足清潔衛生的要求。對于卷筒包裝材料有可熱封的材料，依靠模具的溫度完成封口的包裝機械。模具的溫度控制主要包括加熱裝置、檢測裝置、模頭單元和溫度控制器等如圖2所示，首先檢測裝置檢測模頭單元的實際溫度，溫度控制器比較模頭單元的實際溫度和設定溫度的差值， 通過PID或模糊等理論計算需要輸出的加熱功率大小，由加熱裝置對模頭單元進行加熱， 在圖2構成的閉環控制回路上實現如圖3所示的溫度控制過程。在包裝機械未包裝工作之前溫度控制穩定后，模頭單元沒有任何負載，輸出功率相對穩定；當包裝機械開始包裝工作，由于模頭單元的負載發生變化，由于傳統的溫度控制采用PID控制方式，在PID調節過程中引起溫度下沖，造成包裝產品不合格。包裝機械開始包裝過程中其溫度波動曲線如圖4所示。在包裝機械正常包裝工作過程中溫度控制穩定后，模頭單元負載相對穩定，加熱裝置輸出功率相對穩定；當包裝機械停止包裝工作，由于模頭單元的沒有了負載，由于傳統的溫度控制采用PID控制方式，在PID調節過程中引起溫度上沖，造成包裝產品不合格。包裝機械正常包裝工作過程停止包裝其溫度波動曲線如圖5所示。
發明內容
本發明的目的解決包裝機械開始包裝工作或停止時載荷變化引起的溫度波動，提供一種針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法，在借鑒傳統包裝機械溫度控制方法，針對包裝機械載荷變化引起的溫度波動，引進模糊規則的算法和實現方式，包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊控制器等幾個重要組成部分。根據參考輸入和反饋信號，計算實際溫度和理論溫度之間的偏差以及當前的偏差變化速度，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，模糊化借助于輸入模糊集合的隸屬函數轉變輸入值為隸屬度，模糊推理器輸出模糊控制器的控制信號進行控制，其具體的實現過程請參考圖6。在包裝機械未包裝工作之前溫度控制穩定后，由模糊控制器對外部系統狀態信息進行預處理，由模糊隸屬函數轉變輸入值為隸屬閥值，當包裝機械開始包裝工作，根據參考輸入和反饋信號，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，啟動模糊控制器進行溫度補償，防止溫度下沖過大造成包裝產品不合格。對于包裝機械開始包裝工作載荷變化引起的溫度波動，進行溫度補償的模糊控制過程請參考圖7。在包裝機械包裝工作過程中，由模糊控制器對外部系統狀態信息進行預處理，由模糊隸屬函數轉變輸入值為隸屬閥值，當包裝機械停止包裝工作，根據參考輸入和反饋信號，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，啟動模糊控制器進行溫度補償，防止溫度上沖過大造成包裝產品不合格。對于包裝機械停止包裝時工作載荷變化引起的溫度波動， 進行溫度補償的模糊控制過程請參考圖8。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中圖1是包裝機械產品圖；圖2是包裝模具的溫度控制結構圖；圖3是閉環溫度控制過程示意圖；圖4是包裝機械開始包裝過程中其溫度波動曲線；圖5是包裝機械正常包裝工作過程停止包裝其溫度波動曲線；圖6是本發明的針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制原理示意圖；圖7是本發明的開始包裝過程溫度補償的模糊控制過程圖；圖8是本發明的停止包裝過程溫度補償的模糊控制過程圖；圖9是本發明的實施例數字溫控儀表結構框具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。本實施例提供基于ATMEL公司的AT89C52RD2通用處理芯片設計的處理器電路，結合電源電路，輸入采集電路，顯示電路和按鍵電路，加熱輸出電路，制冷輸出電路，報警輸出電路等組成數字溫控儀表如圖9所示，并采用針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法功能。在借鑒傳統包裝機械溫度控制方法，針對包裝機械載荷變化引起的溫度波動，引進模糊規則的算法和實現方式，包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊控制器等幾個重要組成部分。根據參考輸入和反饋信號，計算實際溫度和理論溫度之間的偏差以及當前的偏差變化速度，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，模糊化借助于輸入模糊集合的隸屬函數轉變輸入值為隸屬度，模糊推理器輸出模糊控制器的控制信號進行控制。通過針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法的調用，可以有效控制包裝機械載荷變化引起的溫度波動，使整個包裝機械溫度控制達到工作溫度的要求，從而減少包裝機械載荷變化引起的廢品率，提高包裝機械的工作效率和產品質量。
以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法，其特征在于，該方法包括在借鑒傳統包裝機械溫度控制方法，針對包裝機械載荷變化引起的溫度波動，引進模糊規則的算法和實現方式，包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊控制器等幾個重要組成部分。根據參考輸入和反饋信號，計算實際溫度和理論溫度之間的偏差以及當前的偏差變化速度，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，模糊化借助于輸入模糊集合的隸屬函數轉變輸入值為隸屬度，模糊推理器輸出模糊控制器的控制信號進行控制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在包裝機械未包裝工作之前溫度控制穩定后，由模糊控制器對外部系統狀態信息進行預處理，由模糊隸屬函數轉變輸入值為隸屬閥值，當包裝機械開始包裝工作，根據參考輸入和反饋信號，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，啟動模糊控制器進行溫度補償，防止溫度下沖過大造成包裝產品不合格。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在包裝機械包裝工作過程中，由模糊控制器對外部系統狀態信息進行預處理，由模糊隸屬函數轉變輸入值為隸屬閥值，當包裝機械停止包裝工作，根據參考輸入和反饋信號，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，啟動模糊控制器進行溫度補償，防止溫度上沖過大造成包裝產品不合格。
全文摘要
本發明提供一種針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法，在借鑒傳統包裝機械溫度控制方法，針對包裝機械載荷變化引起的溫度波動，引進模糊規則的算法和實現方式，包括參數模糊化、模糊規則推理、參數解模糊、模糊控制器等幾個重要組成部分。根據參考輸入和反饋信號，計算實際溫度和理論溫度之間的偏差以及當前的偏差變化速度，在模糊推理器中借助模糊經驗進行模糊推理，模糊化借助于輸入模糊集合的隸屬函數轉變輸入值為隸屬度，模糊推理器輸出模糊控制器的控制信號進行控制。通過針對包裝機械載荷變化的具有溫度補償模糊控制算法的調用，可以有效控制包裝機械載荷變化引起的溫度波動，使整個包裝機械溫度控制達到工作溫度的要求，從而減少包裝機械載荷變化引起的廢品率，提高包裝機械的工作效率和產品質量。
文檔編號B65B51/10GK102176179SQ20111002345
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者劉巖, 周建波, 孫瑜, 孫磊, 楊波 申請人:丹納赫西特傳感工業控制(天津)有限公司