一种搅拌机智能控制方法与流程

1.本技术涉及智能控制技术领域，具体而言，涉及一种搅拌机智能控制方法。


背景技术：

2.随着工业化的发展，搅拌机已广泛的运用于各行业，搅拌的目的是为了让被搅拌材料充分混合并充分反应，搅拌的方式就是直接将所有的原料放置在统一的搅拌罐内，进行搅拌，搅拌过程中，由于搅拌工具与密封的罐体内部的空隙比较大，容易出现搅拌不均匀的状况，如果想要搅拌均匀，需要的时间比较长，效率比较低；而现有的搅拌设备多大设计为一个搅拌罐对应一个搅拌工具，如果一个搅拌罐设置两个搅拌工具，不仅增加了设备的成本，而且即使两个搅拌工具相互交替使用，也无法避免某一个搅拌工具使用频次过多的问题，从而造成设备老化，降低了设备的使用效率，虽然现有技术中，对于设备群组控制具有较多的控制方法，但是，没有一种针对具有多个搅拌工具的搅拌设备设计的智能控制方法，不仅可以保证每个搅拌工具处于最优工作状态，而且可以保证整个搅拌装置的安全性和稳定性。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的目的提出一种搅拌机智能控制方法及系统。
4.为了实现上述技术目的，本技术提供了一种搅拌机智能控制方法，搅拌机包括一个搅拌罐、两路供电电源、控制装置以及至少两个搅拌工具，搅拌工具用于搅拌搅拌罐中的待搅拌物质，用于控制搅拌机的智能控制方法，包括以下步骤：
5.采集搅拌机在不同搅拌工具工作下的数据信号，构建样本数据库；
6.构建融合识别模型，获取搅拌工具性能识别结果，并根据搅拌工具性能识别结果确定搅拌工具启停切换次序和运行时间；
7.采集供电电源的环境温度、电源温度、电源工作时间，并依据环境温度、电源温度、电源工作时间，对供电电源进行切换，用于在保证搅拌机正常工作的同时，通过切换电源保证供电电源的安全性；
8.基于搅拌工具性能识别结果，利用控制装置实现搅拌机对于不同搅拌工具的均匀调度。
9.优选地，在构建样本数据库的过程中，数据信号包括振动信号、电流信号、声发射信号以及温度信号；
10.根据振动信号构建第一样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第一隶属度函数；
11.根据电流信号构建第二样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第二隶属度函数；
12.根据声发射信号构建第三样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第三隶属度函数；
13.根据温度信号构建第四样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第四隶属度函数；
14.根据第一样本数据库、第二样本数据库、第三样本数据库、第四样本数据库构建样本数据库。
15.优选地，在构建融合识别模型的过程中，包括以下步骤：
16.基于第一隶属度函数、第二隶属度函数、第三隶属度函数、第四隶属度函数，获取搅拌机的一组数据信号，作为输入数据；
17.将输入数据带入对应的第一隶属度函数、第二隶属度函数、第三隶属度函数、第四隶属度函数，获取输入数据的隶属度值；
18.基于d-s证据理论基本概率分配函数，根据隶属度值，获取每个搅拌工具的基本概率值；
19.将基本概率值采用基于d-s证据理论的融合模型对输入数据进行融合，根据融合结果的决策准则确定最终的搅拌机性能识别融合结果；
20.根据搅拌机性能识别融合结果，确定搅拌工具启停切换次序和运行时间。
21.优选地，在确定搅拌工具启停切换次序的过程中，搅拌机性能识别融合结果的融合最大结果值对应的搅拌机性能最佳，根据搅拌机性能识别融合结果以及运行时间，确定是否进行搅拌工具切换。
22.优选地，在对供电电源进行切换的过程中，还包括以下步骤：
23.采集供电电源在工作状态下的电源温度、环境温度以及工作时长，根据供电电源的最大承受温度、最佳工作环境温度进行数据拟合，获取经验函数；
24.根据经验函数，通过采集当前电源温度、当前环境温度，依据最大承受温度，获取供电电源的切换时间。
25.优选地，在获取供电电源的切换时间的过程前，通过采集供电电源的当前工作时长，判断当前工作时长与供电电源的最小工作时长和最大工作时长之间的关系：
26.如果当前工作时长小于最小工作时长，则不切换供电电源；
27.如果当前工作时长大于最大工作时长，则切换供电电源。
28.优选地，在切换供电电源的过程中，还包括以下步骤：
29.判断是否需要切换搅拌工具，如果需要切换搅拌工具，则先切换搅拌工具，再切换供电电源，或先进行供电电源切换，再切换搅拌工具。
30.优选地，在利用控制装置实现搅拌机对于不同搅拌工具的均匀调度的过程中，还包括，根据搅拌机的运行时间和供电电源的当前工作时长，获取运行时间和当前工作时长的对应关系，并根据对应关系，确定当切换搅拌工具时，是否同时切换供电电源。
31.优选地，在确定是否同时切换供电电源的过程中，包括以下步骤：
32.在切换搅拌工具时，如果当前工作时长大于最大工作时长的2/3时，则先切换供电电源，再切换搅拌工具；
33.在切换搅拌工具时，如果当前工作时长大于最大工作时长的1/2且小于最大工作时长的2/3时，则先切换搅拌工具，再切换供电电源。优选地，用于实现智能控制方法的系统，包括处理器，处理器在处理存储于存储器上的计算机程序时，用于实现搅拌机智能控制方法。
34.本发明公开了以下技术效果：
35.(1)利用多种传感器采集多类信号样本，采用多传感信息融合方法对不同的多特征信号进行融合，进一步提高搅拌机性能识别准确度、精确度；
36.(2)下位机和上位机协同配合，完成数据的实时传输及融合，精准监测搅拌机运行各项指标；
37.(3)明确各搅拌工具启停的偏好次序与运行时长，保证各搅拌工具性能的均衡调节；
38.(4)均衡各个搅拌工具的使用寿命，提高搅拌机组群整个系统的使用效率和搅拌效果，保证了搅拌机高质量的运作；
39.(5)本发明采用两路电源，将电源的工作状态看成时间序列，将电源调度方案与电源本身的特性、工作时长、电源温度、环境温度共同作为依据，判断在当前时刻是否应该切换电源；既保护了电源的寿命，防止单一电源持续长时间工作导致的电源过热，防止两路电源频繁切换带来较大损耗，又实现了搅拌机的持续供电不间断，达到了高效调度的效果。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本发明所述的方法流程图。
具体实施方式
42.下为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.如图1所示，本发明提供了一种搅拌机智能控制方法，搅拌机包括一个搅拌罐、两路供电电源、控制装置以及至少两个搅拌工具，搅拌工具用于搅拌搅拌罐中的待搅拌物质，用于控制搅拌机的智能控制方法，包括以下步骤：
44.采集搅拌机在不同搅拌工具工作下的数据信号，构建样本数据库；
45.构建融合识别模型，获取搅拌工具性能识别结果，并根据搅拌工具性能识别结果确定搅拌工具启停切换次序和运行时间；
46.采集供电电源的环境温度、电源温度、电源工作时间，并依据环境温度、电源温度、电源工作时间，对供电电源进行切换，用于在保证搅拌机正常工作的同时，通过切换电源保证供电电源的安全性；
47.基于搅拌工具性能识别结果，利用控制装置实现搅拌机对于不同搅拌工具的均匀
调度。
48.进一步地，在构建样本数据库的过程中，数据信号包括振动信号、电流信号、声发射信号以及温度信号；
49.根据振动信号构建第一样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第一隶属度函数；
50.根据电流信号构建第二样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第二隶属度函数；
51.根据声发射信号构建第三样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第三隶属度函数；
52.根据温度信号构建第四样本数据库，并结合数据之间相关性求解得到相应的第四隶属度函数；
53.根据第一样本数据库、第二样本数据库、第三样本数据库、第四样本数据库构建样本数据库。
54.进一步地，在构建融合识别模型的过程中，包括以下步骤：
55.基于第一隶属度函数、第二隶属度函数、第三隶属度函数、第四隶属度函数，获取搅拌机的一组数据信号，作为输入数据的输入；
56.将输入数据带入对应的第一隶属度函数、第二隶属度函数、第三隶属度函数、第四隶属度函数，获取输入数据的隶属度值；
57.基于d-s证据理论基本概率分配函数，根据隶属度值，获取每个搅拌工具的基本概率值；
58.将基本概率值采用基于d-s证据理论的融合模型对输入数据进行融合，根据融合结果的决策准则确定最终的搅拌机性能识别融合结果；
59.根据搅拌机性能识别融合结果，确定搅拌工具启停切换次序和运行时间。
60.进一步地，在确定搅拌工具启停切换次序的过程中，搅拌机性能识别融合结果的融合最大结果值对应的搅拌机性能最佳，根据搅拌机性能识别融合结果以及运行时间，确定是否进行搅拌工具切换。
61.进一步地，在对供电电源进行切换的过程中，还包括以下步骤：
62.采集供电电源在工作状态下的电源温度、环境温度以及工作时长，根据供电电源的最大承受温度、最佳工作环境温度进行数据拟合，获取经验函数；
63.根据经验函数，通过采集当前电源温度、当前环境温度，依据最大承受温度，获取供电电源的切换时间。
64.进一步地，在获取供电电源的切换时间的过程前，通过采集供电电源的当前工作时长，判断当前工作时长与供电电源的最小工作时长和最大工作时长之间的关系：
65.如果当前工作时长小于最小工作时长，则不切换供电电源；
66.如果当前工作时长大于最大工作时长，则切换供电电源。
67.进一步地，在切换供电电源的过程中，还包括以下步骤：
68.判断是否需要切换搅拌工具，如果需要切换搅拌工具，则先切换搅拌工具，再切换供电电源，或先进行供电电源切换，再切换搅拌工具。
69.进一步地，在利用控制装置实现搅拌机对于不同搅拌工具的均匀调度的过程中，
还包括，根据搅拌机的运行时间和供电电源的当前工作时长，获取运行时间和当前工作时长的对应关系，并根据对应关系，确定当切换搅拌工具时，是否同时切换供电电源。
70.进一步地，在确定是否同时切换供电电源的过程中，包括以下步骤：
71.在切换搅拌工具时，如果当前工作时长大于最大工作时长的2/3时，则先切换供电电源，再切换搅拌工具；
72.在切换搅拌工具时，如果当前工作时长大于最大工作时长的1/2且小于最大工作时长的2/3时，则先切换搅拌工具，再切换供电电源。
73.进一步地，用于实现智能控制方法的系统，包括处理器，处理器在处理存储于存储器上的计算机程序时，用于实现搅拌机智能控制方法。
74.实施例1：本发明对于搅拌机性能识别结果的获取过程包括：
75.1)根据至少两个搅拌工具对应的隶属度函数，分别获取至少两个搅拌工具的一组振动、电流、声发射以及温度多信号特征样本数据，作为输入数据的输入带入所计算的隶属度函数得到关于振动信号、电流信号、声发射信号以及温度信号的隶属度值；
76.2)将获取的关于振动信号、电流信号、声发射信号以及温度信号的隶属度值作为d-s证据理论的基本概率分配函数的基本输入值，带入后将计算得到每个空压机的基本概率值，采用基于d-s证据理论的融合模型对振动、温度、压力、声发射以及电流多特征样本数据进行融合，获取各搅拌工具性能识别结果的不确定度及信度值，根据融合结果的决策准则确定最终的搅拌机性能识别融合结果；
77.本发明提到的d-s证据理论识别决策准则：
78.1、搅拌机性能识别结果的信度值要大于任意其它故障识别结果的信度值；
79.2、搅拌机性能识别结果的信度值减去其它任意搅拌机性能识别结果的信度值要大于阈值k；
80.3、搅拌机性能识别结果的不确定度要小于阈值l。
81.考虑到搅拌机中每个搅拌工具启停顺序、运行时间以及使用频率均不一致，将很大程度降低搅拌机的使用寿命，故根据搅拌工具的启停偏好次序，可规律地、均衡地调节搅拌机的使用情况。
82.与此同时，可在一定时间间隔内再次获取搅拌机上的多种传感器采集的振动信号、电流信号、声发射信号以及温度信号，重新生成新的多特征信号样本数据及隶属度函数，利用融合识别模型进行新的融合，获取新的融合结果后更新搅拌工具的偏好启停顺序和运行时间，动态调整搅拌工具的服役均衡度。
83.本发明将两路供电电源的工作状态看作时间序列{ym}，m表示每个时刻(m＝1，2，
…
)，ym＝a1,a2。对于每一类电源，预先在实验室控制环境温度，采用由感知器和计时器在一定时间间隔下持续的采样值得到当前电源温度t1、当前环境温度t2、当前电源已工作的时长t，通过函数拟合出关系函数g。获得供电电源的经验函数g，g与当前电源温度t1、当前环境温度t2、当前电源已工作的时长t有关，t＝g(t1,t2,t)。
84.本发明由当前电源温度t1、当前环境温度t2、当前电源已工作的时长t、当前工作电源ym四个要素共同决定下一时刻电源的工作状态ym 1。如果下一时刻电源的工作状态与这一时刻电源的工作状态相同(工作电源是同一个，即都是a1或者都是a2)，那么不切换电源，否则切换电源。其中，当前电源温度t1、当前环境温度t2、当前电源已工作的时长t为实
时观测值，由感知器和计时器获得。
85.本发明中时间序列的调度具体规则分为两个步骤：该步骤可以包括：阶段一：判断当前电源已工作的时长t与最短工作时间为tmin和最长工作时间tmax的关系，如果t《tmin，那么不切换电源，如果t》tmax，那么直接切换电源，否则进入下一步骤；阶段二：根据当前电源温度ts、当前环境温度te、当前工作电源能承受的最高温度tmax判断在y时长后切换电源，y＝g(tmax,t2,t)-g(t1,t2,t)。
86.本发明通过结合本实施例的基于时间序列的电源调度装置，采用两路电源，将电源的工作状态看成时间序列，将电源调度方案与电源本身的特性、工作时长、电源温度、环境温度共同作为依据，判断在当前时刻是否应该切换电源；既保护了电源的寿命，防止单一电源持续长时间工作导致的电源过热，防止两路电源频繁切换带来较大损耗，又实现了搅拌机的持续供电不间断，达到了高效调度的效果。
87.对于本发明提到的搅拌机，也可以称之为搅拌设备，由用于搅拌的搅拌工具和搅拌罐构成设备主体，控制装置用于根据本发明提供的智能控制方法，控制整个搅拌设备进行搅拌工作，在搅拌工艺过程中，采集搅拌工具的振动、电流、声发射以及温度信号，其中，搅拌工具的振动信号直接关系到搅拌工具的疲劳程度以及用于搅拌的部位阻力程度，电流信号用于表示搅拌工具的功率情况，声发射信号用于表示搅拌工具的阻力、摩擦力等受力情况以及驱动电机的使用情况等，温度信号可以实时直观地反应搅拌工具实际的工作情况，而设备的温度也会造成环境温度的升高，进而对于被搅拌物以及电源产生一定影响，通过设计搅拌工具的温度阈值，该温度阈值是针对被搅拌物的反应温度条件、被搅拌物的环境要求条件、供电电源所需的环境温度条件以及搅拌工具的最低工作温度和最高工作温度共同确定的，当一个搅拌工具的自身温度大于温度阈值时，停止该搅拌工具，启动第二个搅拌工具进入搅拌罐继续进行搅拌，在此期间，由于第二搅拌工具一直处于环境温度下，当进入搅拌罐时，可以对被搅拌物进行一定的降温效果，只要掌握好搅拌速率，控制好温度升高速率，可以有效避免由于长时间工作，搅拌工具自身的发热影响搅拌物的品质问题，也可以避免由于搅拌设备工作时间过长造成环境温度较高，影响供电电源寿命的问题，进而保障了整个搅拌设备的安全运行。
88.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
89.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。