CN117205815B - 一种饲料生产控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种饲料生产控制方法，属于自动控制技术领域，本发明中构建配料抽取模型，并通过训练过程，找到使得配料抽取模型在目标训练速度稳定时间内稳定的参数，提高提取配料的目标用量的精度，在配料抽取模型训练后，配料以目标抽取速度倒入所需区域，结合抽取时间和管道的大小，得到不同时间下抽取的配料用量，在达到目标用量时，则可关闭电机，本发明中设计的饲料生产控制方法，无需为配料设计固定的装置结构，仅需将抽取管道放置在所需的配料处，从而按时间对配料进行抽取，本发明相比于固定的储藏罐和配料秤成本更低，移动更灵活。

Description

一种饲料生产控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种饲料生产控制方法。

背景技术

在饲料生产过程中，需要将各种配料称重后，放入搅拌机进行搅拌，从而实现各种配料的混合。在此过程中需要人工对配料进行搬运，并进行配料分配称重，从而消耗大量人力。

现有配料称重采用的方法为：将各种配料存放在各个储藏罐中，通过漏斗向配料秤内倒入配料，打开出料口进行出料，在达到目标用量时，关闭出料口。这种方法需要构建固定的装置结构，从而将各个储藏罐和配料秤按位置放置好，才能达到节省人力成本的目的，其存在灵活性较差的问题，在增加新的配料时，需要额外设计装置结构来盛装新的配料，对于饲料生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种饲料生产控制方法，其现有饲料生产过程中，提取目标用量的配料需要的装置结构成本较高。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种饲料生产控制方法，包括以下步骤：

S1、构建配料抽取模型；

S2、设定抽取配料的目标训练速度和目标训练速度稳定时间，对配料抽取模型中参数进行训练，得到训练完成的配料抽取模型；

S3、根据配料的目标抽取速度，基于训练完成的配料抽取模型，得到抽取配料的电机控制量；

S4、在抽取配料的电机控制量下，配料以目标抽取速度倒入所需区域。

进一步地，所述S1中配料抽取模型包括：第一阶配料抽取子模型和第二阶配料抽取修正子模型。

进一步地，所述第一阶配料抽取子模型为：

其中，为目标抽取速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻的初步电机控制量，/>为第一比例参数，/>为第二比例参数，/>为第三比例参数。

上述进一步地方案的有益效果为：本发明中通过三方面去计算初步电机控制量，第一方面通过目标抽取速度与第/>时刻实际采集的配料流动速度/>的差值，体现当前的速度差距，第二方面通过目标抽取速度/>与所有实际采集的配料流动速度/>的平均差值，体现时间/>内整体的差值情况，第三方面通过邻近时刻的实际采集的配料流动速度的差值，体现邻近时刻速度的变化方向。

进一步地，所述第二阶配料抽取修正子模型为：

其中，为第/>时刻的实际电机控制量，/>为第四比例参数，/>为换算系数，/>为第时刻的初步电机控制量，/>为目标抽取速度。

上述进一步地方案的有益效果为：本发明中根据目标抽取速度，采用换算系数/>，估计出目标抽取速度/>对应的电机控制量，从而计算出电机控制量差值/>，并采用第四比例参数/>进行修正，通过第二阶配料抽取修正子模型对第一阶配料抽取子模型的输出进行进一步地修正，使得实际采集的配料流动速度能快速稳定到目标抽取速度。

进一步地，所述S2包括以下分步骤：

S21、对第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>赋予初值；

S22、统计基于当前比例参数的配料抽取模型稳定到目标训练速度所需的实际时间，得到实际训练速度稳定时间；

S23、判断实际训练速度稳定时间是否小于目标训练速度稳定时间，若是，则第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>的当前值为所需值，配料抽取模型训练完成，若否，则跳转至步骤S24；

S24、计算目标训练速度稳定时间与实际训练速度稳定时间的差值，得到时间差值；

S25、判断时间差值是否大于时间阈值，若是，则计算第一阶段参数更新系数，进入步骤S26，若否，则计算第二阶段参数更新系数，进入步骤S27；

S26、根据第一阶段参数更新系数，对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新，并跳转至步骤S22；

S27、根据第二阶段参数更新系数，对第四比例参数进行更新，并跳转至步骤S22。

上述进一步地方案的有益效果为：本发明在训练过程中，目标训练速度的具体值应该带入配料抽取模型中的目标抽取速度，即在训练过程中目标抽取速度/>设定为目标训练速度，在实际训练速度稳定时间小于目标训练速度稳定时间时，说明通过配料抽取模型使得实际的配料流动速度快速达到了目标训练速度，配料抽取模型稳定时间快；在实际训练速度稳定时间大于目标训练速度稳定时间时，根据目标训练速度稳定时间与实际训练速度稳定时间的差值情况，对参数进行分阶段优化，在时间差值大于时间阈值时，对/>、/>和/>进行更新，调整第一阶配料抽取子模型中比例参数，使得时间差值能快速的下降；在时间差值小于等于时间阈值时，时间差距小，从而通过调整第二阶配料抽取修正子模型中比例参数，达到微调稳定速度的目的。

进一步地，所述S25中计算第一阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第一阶段参数更新系数，/>为反正切函数，/>为自然常数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值，/>为余弦函数，/>为训练过程中最大参数更新次数，/>为训练过程中当前参数更新次数的编号。

上述进一步地方案的有益效果为：本发明的第一阶段参数更新系数考虑时间差值和训练过程中参数更新次数/>两方面，通过余弦函数部分降低比例参数下降的程度，增加参数寻优的细腻度。

进一步地，所述S26中对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新的公式均为：

其中，为S26中第/>次参数更新的比例参数，/>为/>、/>或/>的初值，/>为第一步长。

上述进一步地方案的有益效果为：第一步长为/>、/>、/>更新的范围，用于限定比例参数更新的程度。

进一步地，所述S25中计算第二阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数，/>为余弦函数，/>为自然常数，/>为调节系数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值。

进一步地，所述S27中对第四比例参数进行更新的公式为：

其中，为S27中第/>次参数更新的第四比例参数，/>为第四比例参数/>的初值，为第二步长，/>为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数。

上述进一步地方案的有益效果为：本发明中第二阶段参数更新系数的取值范围在-1到1之间，使得第四比例参数的取值范围在/>和/>之间，通过时间差值的变动，通过遍历的方式找到合适的参数。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明中构建配料抽取模型，并通过训练过程，找到使得配料抽取模型在目标训练速度稳定时间内稳定的参数，提高提取配料的目标用量的精度，在配料抽取模型训练后，配料以目标抽取速度倒入所需区域，结合抽取时间和管道的大小，得到不同时间下抽取的配料用量，在达到目标用量时，则可关闭电机，本发明中设计的饲料生产控制方法，无需为配料设计固定的装置结构，仅需将抽取管道放置在所需的配料处，从而按时间对配料进行抽取，本发明相比于固定的储藏罐和配料秤成本更低，移动更灵活。

附图说明

图1为一种饲料生产控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1所示，一种饲料生产控制方法，包括以下步骤：

S1、构建配料抽取模型；

所述S1中配料抽取模型包括：第一阶配料抽取子模型和第二阶配料抽取修正子模型。

所述第一阶配料抽取子模型为：

其中，为目标抽取速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻的初步电机控制量，/>为第一比例参数，/>为第二比例参数，/>为第三比例参数。

本发明中通过三方面去计算初步电机控制量，第一方面通过目标抽取速度与第时刻实际采集的配料流动速度/>的差值，体现当前的速度差距，第二方面通过目标抽取速度/>与所有实际采集的配料流动速度/>的平均差值，体现时间/>内整体的差值情况，第三方面通过邻近时刻的实际采集的配料流动速度的差值，体现邻近时刻速度的变化方向。

所述第二阶配料抽取修正子模型为：

其中，为第/>时刻的实际电机控制量，/>为第四比例参数，/>为换算系数，/>为第时刻的初步电机控制量，/>为目标抽取速度。

本发明中根据目标抽取速度，采用换算系数/>，估计出目标抽取速度/>对应的电机控制量，从而计算出电机控制量差值/>，并采用第四比例参数/>进行修正，通过第二阶配料抽取修正子模型对第一阶配料抽取子模型的输出进行进一步地修正，使得实际采集的配料流动速度能快速稳定到目标抽取速度。

S2、设定抽取配料的目标训练速度和目标训练速度稳定时间，对配料抽取模型中参数进行训练，得到训练完成的配料抽取模型；

所述S2包括以下分步骤：

S21、对第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>赋予初值；

S22、统计基于当前比例参数的配料抽取模型稳定到目标训练速度所需的实际时间，得到实际训练速度稳定时间；

S23、判断实际训练速度稳定时间是否小于目标训练速度稳定时间，若是，则第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>的当前值为所需值，配料抽取模型训练完成，若否，则跳转至步骤S24；

S24、计算目标训练速度稳定时间与实际训练速度稳定时间的差值，得到时间差值；

S25、判断时间差值是否大于时间阈值，若是，则计算第一阶段参数更新系数，进入步骤S26，若否，则计算第二阶段参数更新系数，进入步骤S27；

S26、根据第一阶段参数更新系数，对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新，并跳转至步骤S22；

S27、根据第二阶段参数更新系数，对第四比例参数进行更新，并跳转至步骤S22。

本发明在训练过程中，目标训练速度的具体值应该带入配料抽取模型中的目标抽取速度，即在训练过程中目标抽取速度/>设定为目标训练速度，在实际训练速度稳定时间小于目标训练速度稳定时间时，说明通过配料抽取模型使得实际的配料流动速度快速达到了目标训练速度，配料抽取模型稳定时间快；在实际训练速度稳定时间大于目标训练速度稳定时间时，根据目标训练速度稳定时间与实际训练速度稳定时间的差值情况，对参数进行分阶段优化，在时间差值大于时间阈值时，对/>、/>和/>进行更新，调整第一阶配料抽取子模型中比例参数，使得时间差值能快速的下降；在时间差值小于等于时间阈值时，时间差距小，从而通过调整第二阶配料抽取修正子模型中比例参数，达到微调稳定速度的目的。

在本发明中，S22中的稳定具体定义为：采集连续多个时刻的配料流动速度，取最大配料流动速度和最小配料流动速度，在最大配料流动速度和最小配料流动速度分别与目标训练速度的差值的绝对值均小于速度差阈值时，视为稳定。

所述S25中计算第一阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第一阶段参数更新系数，/>为反正切函数，/>为自然常数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值，/>为余弦函数，/>为训练过程中最大参数更新次数，/>为训练过程中当前参数更新次数的编号。

本发明的第一阶段参数更新系数考虑时间差值和训练过程中参数更新次数/>两方面，通过余弦函数部分降低比例参数下降的程度，增加参数寻优的细腻度。

所述S26中对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新的公式均为：

其中，为S26中第/>次参数更新的比例参数，/>为/>、/>或/>的初值，/>为第一步长。

在前期时间差值较大，/>较小，第一阶段参数更新系数较大，因此，/>、/>和/>开始下降幅度大，但逐渐随着/>的增长，/>、/>和/>下降幅度开始逐步变小，相当于通过遍历的方式，逐步找到最优的比例参数。

第一步长为/>、/>、/>更新的范围，用于限定比例参数更新的程度。

所述S25中计算第二阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数，/>为余弦函数，/>为自然常数，/>为调节系数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值。

所述S27中对第四比例参数进行更新的公式为：

其中，为S27中第/>次参数更新的第四比例参数，/>为第四比例参数/>的初值，为第二步长，/>为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数。

本发明中第二阶段参数更新系数的取值范围在-1到1之间，使得第四比例参数的取值范围在/>和/>之间，通过时间差值/>的变动，通过遍历的方式找到合适的参数。

S3、根据配料的目标抽取速度，基于训练完成的配料抽取模型，得到抽取配料的电机控制量；

S4、在抽取配料的电机控制量下，配料以目标抽取速度倒入所需区域。

本发明中设计的配料抽取模型能使得配料实际流动速度快速等于目标抽取速度，结合管道的大小，以及抽取时间，可计算每个抽取时间下，抽取的配料量，在配料量达到目标用量时，停止抽取，具体的计算抽取配料量的公式为：，其中，/>为已经抽取的配料量，/>为目标抽取速度，/>为已经抽取的时间，/>为管道的截面积，/>为体积质量换算系数，因此，速度稳定越快能提高提取配料的目标用量的精度。

本发明中构建配料抽取模型，并通过训练过程，找到使得配料抽取模型在目标训练速度稳定时间内稳定的参数，提高提取配料的目标用量的精度，在配料抽取模型训练后，配料以目标抽取速度倒入所需区域，结合抽取时间和管道的大小，得到不同时间下抽取的配料用量，在达到目标用量时，则可关闭电机，本发明中设计的饲料生产控制方法，无需为配料设计固定的装置结构，仅需将抽取管道放置在所需的配料处，从而按时间对配料进行抽取，本发明相比于固定的储藏罐和配料秤成本更低，移动更灵活。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种饲料生产控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建配料抽取模型；所述配料抽取模型包括：第一阶配料抽取子模型和第二阶配料抽取修正子模型；其中，所述第一阶配料抽取子模型为：

其中，为目标抽取速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻实际采集的配料流动速度，/>为第/>时刻的初步电机控制量，/>为第一比例参数，/>为第二比例参数，/>为第三比例参数；

所述第二阶配料抽取修正子模型为：

其中，为第/>时刻的实际电机控制量，/>为第四比例参数，/>为换算系数，/>为第/>时刻的初步电机控制量，/>为目标抽取速度；

S2、设定抽取配料的目标训练速度和目标训练速度稳定时间，对配料抽取模型中参数进行训练，得到训练完成的配料抽取模型；

S3、根据配料的目标抽取速度，基于训练完成的配料抽取模型，得到抽取配料的电机控制量；

S4、在抽取配料的电机控制量下，配料以目标抽取速度倒入所需区域。

2.根据权利要求1所述的饲料生产控制方法，其特征在于，所述S2包括以下分步骤：

S21、对第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>赋予初值；

S22、统计基于当前比例参数的配料抽取模型稳定到目标训练速度所需的实际时间，得到实际训练速度稳定时间；

S23、判断实际训练速度稳定时间是否小于目标训练速度稳定时间，若是，则第一比例参数、第二比例参数/>、第三比例参数/>和第四比例参数/>的当前值为所需值，配料抽取模型训练完成，若否，则跳转至步骤S24；

S24、计算目标训练速度稳定时间与实际训练速度稳定时间的差值，得到时间差值；

S25、判断时间差值是否大于时间阈值，若是，则计算第一阶段参数更新系数，进入步骤S26，若否，则计算第二阶段参数更新系数，进入步骤S27；

S26、根据第一阶段参数更新系数，对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新，并跳转至步骤S22；

S27、根据第二阶段参数更新系数，对第四比例参数进行更新，并跳转至步骤S22。

3.根据权利要求2所述的饲料生产控制方法，其特征在于，所述S25中计算第一阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第一阶段参数更新系数，/>为反正切函数，/>为自然常数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值，/>为余弦函数，/>为训练过程中最大参数更新次数，/>为训练过程中当前参数更新次数的编号。

4.根据权利要求3所述的饲料生产控制方法，其特征在于，所述S26中对第一比例参数、第二比例参数/>和第三比例参数/>进行更新的公式均为：

其中，为S26中第/>次参数更新的比例参数，/>为/>、/>或/>的初值，/>为第一步长。

5.根据权利要求2所述的饲料生产控制方法，其特征在于，所述S25中计算第二阶段参数更新系数的公式为：

其中，为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数，/>为余弦函数，/>为自然常数，/>为调节系数，/>为第/>次参数更新时对应的时间差值。

6.根据权利要求5所述的饲料生产控制方法，其特征在于，所述S27中对第四比例参数进行更新的公式为：

其中，为S27中第/>次参数更新的第四比例参数，/>为第四比例参数/>的初值，/>为第二步长，/>为第/>次参数更新的第二阶段参数更新系数。