一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置及方法与流程

本发明涉及叠层高频振动细筛技术领域，特别涉及一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置及方法。

背景技术

叠层高频振动筛主要用于矿料筛选，矿料包含有色金属矿山、黑色金属矿山、非金属矿山以及石油等领域，通过叠层高频振动筛的应用，可以提高矿料的品味，提升选矿的效率，增加矿料的回收率，因此叠层高频振动细筛的市场应用前景非常大。

目前主流市场的叠层高频振动细筛主要是依据待筛选矿浆的粒度和浓度来控制振动细筛的振动频率和倾角，主要控制方法还是依靠人工来操控，自动化程度不高，人工操作会产生滞后，当矿浆粒度和浓度发生变化时，不能产生自动调节。即使目前市场上某些产品实现了自动控制，其使用控制器大多为plc，成本较高、控制方法也简单固定，难以实现最新最优的控制方法，系统参数的优化也十分困难，越来越不能满足现代化企业智能制造升级的迫切要求。

技术实现要素：

针对现有叠层高频振动细筛控制技术中的自动化程度不高、控制方法陈旧固定、控制成本较高、集中监管缺失等不足，本发明提供一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置及方法，采用嵌入式arm微控制器控制振动细筛，嵌入式arm微控制器系统成本较低、设计十分灵活，可以实现最新最优的控制算法。并且采用网络化控制系统的结构，控制模块与振动细筛分离，通过共享通信网络来实现连接。

为实现上述目的，本发明提供一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置，所述装置包括高频振动细筛1、与高频振动细筛1连接的执行模块2、与高频振动细筛1连接的传感器模块3以及与传感器模块3连接的控制模块4，所述执行模块2与控制模块4相连；

所述执行模块2包括频率调节器21和倾角调节器22，所述传感器模块3包括频率检测器31和倾角检测器32，所述控制模块4包括嵌入式arm微控制器41。

在上述技术方案中，所述控制模块4与执行模块2通过共享通信网络连接，所述控制模块4与传感器模块3通过共享通信网络连接。

本发明还公开一种叠层高频振动细筛的网络化控制方法，所述方法包括以下步骤：

s1、传感器模块3的输出信号通过共享通信网络按照特定传输规则发送至控制模块4；

s2、控制模块4按照特定控制算法处理接收的信号后，通过共享通信网络将信号按照特定传输规则传送至执行模块2；

s3、执行模块2接收控制信号后对高频振动细筛1进行控制运行。

在上述技术方案中，所述步骤s1中检测的输出信号为频率检测器31检测的频率和倾角检测器32检测的倾角。

在上述技术方案中，所述步骤s1中特定传输规则包括以下步骤：

s11、离线创建叠层高频振动细筛1的两输入两输出的四维状态空间模型x(t+1)＝ax(t)+bu(t),y(t)＝cx(t)，其中，x(t)∈r⁴为系统的状态向量，u(t)∈r²代表频率调节器21和倾角调节器22的输入信号，y(t)∈r²代表频率检测器31和倾角检测器32的输出信号。

s12、根据步骤s11中创建的叠层高频振动细筛模型建立全维状态观测器其中，为观测器的状态向量，模型中矩阵a的秩设为k；

s13、全维状态观测器通过共享通信网络在每四个采样时刻的前k个时刻定期接收传感器发送过来的频率和倾角测量值y(t)，观测器依据接受到的测量值y(t)实时修正四维振动细筛模型的状态x(t)。

在上述技术方案中，所述步骤s2中特定算法是依据李雅普诺夫稳定理论建立状态反馈控制规则u(t)＝βx(t)，通过共享通信网络将控制模块4产生的控制信号u(t)传输至执行模块2完成对叠层高频振动细筛1的频率和倾角控制。

本发明一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置及方法，具有以下有益效果：本发明采用嵌入式arm微控制器控制振动细筛，实现企业完全的自动化生产，且随着计算机软硬件技术的飞速发展，嵌入式arm微控制器系统成本极低、设计十分灵活，可以很好的实现最新最优的控制算法。其次在整体结构设计上，本发明采用网络化控制系统的结构，现有振动细筛控制系统的控制器普遍与被控对象集成在一起，由于工业现场环境复杂恶劣、干扰严重，所以对控制器的要求十分严格，因此现有振动细筛控制装置普遍选用成本极高的plc，本发明将控制器与振动细筛分离，它们通过网络来实现连接，目前通信网络的发展日新月异，配置灵活多样，性价比越来越高，采用网络化控制系统的结构，将嵌入式arm微控制器系统放置到靠近管理员的位置，远离振动细筛现场的恶劣环境，这样既可以极大的避免扰动对控制器的影响，又可以极大的方便企业人员集中管控。最后针对现有振动筛系统控制方法简单固定的不足，本发明将依据振动细筛网络化控制系统的结构，有针对性的设计出一种特有的优化的控制方法，尤其是设计出传感器的信息传输规则，可以很好的降低共享网络的负载，使得系统整体性能得到显著的提高，企业效益得到明显的改善。

附图说明

图1为本发明一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置模块图；

图2为本发明一种叠层高频振动细筛的网络化控制方法流程图；

附图说明：1-高频振动细筛，2-执行模块，3-传感器模块，4-控制模块，21-频率调节器，22-倾角调节器，31-频率检测器，32-倾角检测器，41-嵌入式arm控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本发明提供一种叠层高频振动细筛的网络化控制装置，所述装置包括高频振动细筛1、与高频振动细筛1连接的执行模块2、与高频振动细筛1连接的传感器模块3以及与传感器模块3连接的控制模块4，所述执行模块2与控制模块4相连；

所述执行模块2包括频率调节器21和倾角调节器22，所述传感器模块3包括频率检测器31和倾角检测器32，所述控制模块4包括嵌入式arm微控制器41。

其中，所述控制模块4与执行模块2通过共享通信网络连接，所述控制模块4与传感器模块3通过共享通信网络连接。

具体的，执行模块2、传感器模块3安装在叠层高频振动细筛1上，执行模块2中的频率调节器21负责控制振动细筛1的振动频率，倾角调节器22负责控制振动细筛1的倾角，传感器模块3中的频率检测器31负责实时测量振动细筛1的振动频率，倾角检测器32负责实时测量振动细筛1的倾斜角度，控制模块4安装在靠近管控人员的管控室中，执行模块2、传感器模块3通过企业内共享通信网络连接。

本发明还提供一种叠层高频振动细筛的网络化控制方法，所述方法包括以下步骤：

s1、传感器模块3的输出信号通过共享通信网络按照特定传输规则发送至控制模块4；

s2、控制模块4按照特定控制算法处理接收的信号后，通过共享通信网络将信号按照特定传输规则传送至执行模块2；

s3、执行模块2接收控制信号后对高频振动细筛1进行控制运行。

其中，所述步骤s1中检测的输出信号为频率检测器31检测的频率和倾角检测器32检测的倾角。

其中，所述步骤s1中特定传输规则包括以下步骤：

s11、离线创建叠层高频振动细筛1的两输入两输出的四维状态空间模型x(t+1)＝ax(t)+bu(t),y(t)＝cx(t)，其中，x(t)∈r⁴为系统的状态向量，u(t)∈r²代表频率调节器21和倾角调节器22的输入信号，y(t)∈r²代表频率检测器31和倾角检测器32的输出信号。

s12、根据步骤s11中创建的叠层高频振动细筛模型建立全维状态观测器其中，为观测器的状态向量，模型中矩阵a的秩设为k；

s13、全维状态观测器通过共享通信网络在每四个采样时刻的前k个时刻定期接收传感器发送过来的频率和倾角测量值y(t)，观测器依据接受到的测量值y(t)实时修正四维振动细筛模型的状态x(t)。

其中，所述步骤s2中特定算法是依据李雅普诺夫稳定理论建立状态反馈控制规则u(t)＝βx(t)，通过共享通信网络将控制模块4产生的控制信号u(t)传输至执行模块2完成对叠层高频振动细筛1的频率和倾角控制。同时本方法需要与进料粒度、浓度对应频率、倾角指令信号转换器配合联合控制。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施方式仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。