DE3721186A1 - Verfahren zur gewichtsabhaengigen zufuehrung von materialien mit stochastischer steuerung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gewichtsabhängigen Zuführung von Materialien mit stochastischer Steuerung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 5 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

In der Erfindung wird ein Kalman-Filterprozeß zur Erzeugung gefilterter Schätzwerte des tatsächlichen Gewichtes und der Durchflußrate des Materials angewandt. Diese gefilterten Schätzwerte werden in Kombination mit dem Baumuster und der Klassifikation der Anlage und dem Meßrauschen, das die Gewichtsmessungen beeinflußt, zur Steuerung der tatsächlichen Durchlflußrate (Istwert) verwendet. Die Rauschart wird bestimmt und es wird für jede Klasse ein stochastisches Modell gebildet. Das geschätzte Durchflußmengensignal wird auf der Grundlage des gemessenen Gewichtes und stochastischen Modelles für einen bestimmten, das Systems beeinflussenden Rauschvorgang erzeugt. Die Modelle für die verschiedenen Rauscharten werden entsprechend der Größe ihres Einflusses und der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens modifiziert.

Das vorausberechnete Durchflußmengensignal wird dann mit einer gewünschten Durchflußrate verglichen und das sich ergebende Fehlersignal dient zur Steuerung eines Stellgliedes einer Auslaßvorrichtung, um den gewünschten Durchfluß zu erzeugen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende gewichtsabhängige Zuführungsvorrichtung,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Modelles einer solchen zeitdiskreten Zuführungsvorrichtung;

Fig. 3 das schematische Modell einer zeitdiskreten Zuführungsvorrichtung, eines Kalmanfilters zur Abschätzung der Durchflußrate und einer Motorsteuersignalverarbeitung entsprechend der Erfindung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Rechenschritte, die von dem Prozessor für die Gewichtssignale ausgeführt werden,

Fig. 5 das Flußdiagramm der von der Motorsteuereinheit ausgeführten Rechenschritte,

Fig. 6A bis 6F Diagramme der Arbeitsweise einer gewichtsabhängigen Zuführungsvorrichtung entsprechend der Erfindung,

Fig. 7 die tabellarische Darstellung der Diagramme der Fig. 6D und 6E, und

Fig. 8 ein weiteres Diagramm der Arbeitsweise der gewichtsabhängigen Zuführungsvorrichtung entsprechend der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung werden feste oder flüssige Materialien, die sich in einem Trichter oder ähnlichen Behältern befinden, durch konventionelle Auslaß-Stellglieder, wie z. B. Schrauben, Förderbänder, Pumpen, Ventile oder ähnlichem freigegeben. Das Auslaß-Stellglied wird von einem elektrischen Motor angetrieben. Das System enthält außerdem eine gewichtserfassende Vorrichtung, wie z. B. eine Waagschale zum Wiegen des sich in dem Trichter befindenden oder daraus abgeführten Materials und zur Erzeugung eines den Gewichtszustand darstellenden Signales. Das so erzeugte Signal wird einem Prozessor für Gewichtssignale zugeführt, der wiederum ein Signal erzeugt, das die geschätzte Gewichtsrate oder den Durchfluß des abgeführten Materials darstellt. Der errechnete Wert des Durchflusses wird dann in einer Rückführungsschleife zur Steuerung des Motors verwendet, so daß der Durchfluß einen gewünschten Sollwert erreicht.

Entsprechend Fig. 1 wird das in einem Trichter 10 enthaltene Material durch eine von einem Motor 12 angetriebene Schraubenschnecke 11 ausgelassen. Eine Waage 13 mißt das Gesamtgewicht des Trichters 10, der Schraubenschnecke 11 und des Motors 12 und erzeugt ein Gewichtssignal W _m . Bei Verwendung eines Förderbandes mißt die Waage 13 das Gewicht des mindestens auf einen Teil der Länge des Förderbandes abgegebenen Materials. Das Signal W _m wird an einen Gewichtssignalprozessor 14 in einem Rechner 15 angelegt, der einen Schätzwert _r des Durchflusses des Materials aufgrund des gemessenen Gewichtes W _m erzeugt. Ein Bediener gibt über eine Steuereinheit 16 den gewünschten Sollwert des Durchflusses W _rd ein.

Der abgeschätzte Durchfluß _r wird mit dem gewünschten Durchfluß W _rd durch Addition an der Verbindungsstelle 17 verglichen, um ein Fehlersignal W _re zu erzeugen. Das Fehlersignal gelangt zu einer Motorsteuereinheit 18, in der ein Motorsteuersignal I _M erzeugt wird, das an einen Motortreiber 19 angelegt wird. Der abgeschätzte Durchfluß _r und der tatsächliche Durchfluß werden auf diese Weise mit dem gewünschten Sollwert W _rd in Übereinstimmung gebracht.

Die Waage ist natürlich statistischen und systematischen Instrumentenfehlern unterworfen. Der Gewichtssensor erzeugt fehlerhafte Ergebnisse nicht nur aufgrund internen elektronischen Rauschen, sondern auch aufgrund seiner physikalischen Trägheit sowie externen elektronischen Rauschens.

Zusätzlich sind die Anlage einschließlich des Materialtrichters, der Schraubenschnecke und des Motors fehleranfällig. Diese Störungsvorgänge setzen sich wie folgt zusammen: Vibrationen aufgrund mechanischer Bewegungen der Schraubenschnecke oder der in dem Trichter vorhandenen Mischvorrichtung; sich verändernde oder nicht gleichförmige Zuführung aufgrund von klumpigem Material oder ungleichförmiger Öffnung durch die Schraube; Nachfüllen des Trichters mit Materialien zu unbestimmten Zeiten und mit unbestimmten Mengen; unbeabsichtigte aperiodisch überlagerte Störungen des Trichters, wie z. B. Anstoßen der Zuführungsvorrichtung, oder Fallenlassen oder Entnehmen von nicht dazugehörenden Gewichten, wie z. B. Werkzeugen; sowie periodische und aperiodische Störungseinflüsse auf den Trichter aufgrund von äußeren Einflüssen, wie z. B. Wind, benachbarten Maschinen oder vorbeifahrenden Fahrzeugen.

Folglich gibt eine Gewichtsmessung nur ungenaue Informationen über das Verhalten eines gewichtsabhängigen Zuführungssystems und liefert nur unbefriedigende Voraussagen über die Systemzustände und die Steuerfähigkeit des Durchflusses.

Das mathematische Modell eines zeitdiskreten Materialauslaßsystems ist in Fig. 2 gezeigt. Das tatsächliche Gewicht des Materials zur Zeit k+1 wird durch Addition am Punkt 21 ermittelt, der die Summe des tatsächlichen Gewichts zur Zeit k, W(k), die das Gewicht zur Zeit k beeinflussenden Rauschprozesses der Anlage, w₁(k), den Einfluß der Motorsteuerung auf das Gewicht, u₁(k), sowie den tatsächlichen Durchfluß zur Zeit k, W _r (k), multipliziert mit der Abtastzeit T bildet. Diese Multiplikation mit T bedeutet eine zeitliche Integration des Durchflusses W _r . Das tatsächliche Gewichtssignal W(k+1) wird zur Erzeugung des tatsächlichen Gewichtssignales W(k) einer Verzögerungsschaltung 22 zugeführt. Das Signal W _m (k) des gemessenen Gewichtes wird am Additionspunkt 23 erzeugt, an dem zu dem tatsächlichen Gewichtssignal W(k) ein Meß-Rauschsignal n(k) addiert wird.

Das tatsächliche Durchflußsignal zur Zeit k+1, W _r (k+1), wird am Additionspunkt 24 durch Summierung des tatsächlichen Durchflusses zur Zeit k, W _r (k), des Einflusses der Motorsteuerung auf den Durchfluß, u₂(k) und des Geräterauschens w₂(k) bei Durchfluß erzeugt. Den Durchfluß zur Zeit k, W _r (k) erhält man durch Zuführung des Signals für tatsächlichen Durchfluß W _r (k+1) zu einer Verzögerungsschaltung 26.

Das Blockdiagramm der Fig. 2 ist eine schematische Darstellung folgender mathematischer Gleichungen:

W(k+1) = W(k) + TW _r (k) + u₁(k) + w₁(k)
W _r (k+1) = W _r (k) + u₂(k) + w₂(k)
W _m (k) = W(k) + n(k)

mit:

k= 1, 2, 3, . . .W(k):Das tatsächliche Gewicht zur Zeit k;W _r (k):Der tatsächliche Durchfluß zur Zeit k;W _m (k):Die Gewichtsmessung zur Zeit k;T:Zeitperiode zwischen zwei Meßproben;u₁(k):Einfluß der Motorsteuerung auf das tatsächliche Gewicht; u₂(k):Einfuß der Motorsteuerung auf den tatsächlichen Durchfluß; n(k):Meßrauschen w₁(k):Rauschstörung des Gewichts durch die Anlage; und w₂(k):Rauschstörung des Durchflusses durch die Anlage.

Gewicht W und Durchfluß W _r werden als Zustandsgrößen bezeichnet, außerdem ist die Durchflußmenge die zeitliche Differentiation des Gewichtes (d. h. das Gewicht ist das Integral der Durchflußmenge). Die einzige gemessene Zustandsgröße ist das Gewicht W, das nur indirekt über das mit Rauschen überlagerte Signal W _m ermittelt werden kann. Die Rauschvorgänge n, w₁ und w₂ sind unvermeidlich und immer im System vorhanden. Die Steuerung des Auslasses über u₁ und u₂ unter ausschließlicher Verwendung des gemessenen Gewichtssignales W _m und ohne Beachtung der Betriebs- und Meßrauschvorgänge wird immer ein unzuverlässiges System zur Folge haben.

Fig. 3 zeigt das Blockdiagramm eines Materialauslaßsystems für diskreten Echtzeitbetrieb, das mit dem Blockschaltbild einer zeitdiskreten Gewichtssignalverarbeitung und Motorsteuerung entsprechend der Erfindung verbunden ist. Die in den Fig. 1 und 2 identischen Elemente haben gleiche Bezugsziffern. Die Gewichtssignalverarbeitung erfolgt zur Bildung eines Schätzwertes des tatsächlichen Gewichtes in (k) und eines Schätzwertes des Durchflusses _r (k) unter Anwendung eines Kalman-Filterprozesses. Der Schätzwert des Durchflusses _r (k) wird, wie schematisch in Fig. 3 und detailliert in Fig. 5 gezeigt, zur Berechnung des Motorsteuersignales I _M und der Signale u₁(k) und u₂(k) mittels der Motorsteuereinheit 18 verwendet. Die Motorsignale u₁(k) und u₂(k) sind die mathematischen Einflüsse auf das tatsächliche Gewicht W(k) bzw. den tatsächlichen Durchfluß W _r (k) und werden bei der Vorausberechnung der Schätzwerte für das Gewicht (k) und für den Durchfluß _r (k) verwendet.

In dem unteren Teil der Fig. 3 sind der Signalprozessor 14, der Summationspunkt 17 und die Motorsteuereinheit 18 nach Fig. 1 gezeigt. Der Signalprozessor ist als Kalmanfilter ausgebildet, dessen Struktur dem mathematischen Modell des tatsächlichen Systems identisch ist. Die Summationspunkte 27 und 28 erfüllen die Funktion der Summationspunkte 21 und 24 des realen Systems. Die Verzögerungsschaltungen 29 und 31 bilden die realen Verzögerungsglieder 22 und 26 nach.

Der Summationspunkt 32 bildet die Differenz zwischen dem gemessenen Gewicht W _m (k) und dem erwarteten Gewicht (k). Diese, auch als Restgröße bezeichnete Differenz _m (k) wird mit dem Faktor K _W (k) multipliziert und zur Berechnung des nächsten Schätzwertes für das Gewicht (k+1) und den Summationspunkt 27 angelegt. _m (k) wird außerdem mit dem Faktor (k) multipliziert und zur Berechnung des nächsten Schätzwertes für den Durchfluß _r (k+1) an den Summationspunkt 28 angelegt. Die Größen K _W und werden als Kalmanfaktoren bezeichnet und sind entsprechend der Fehlerkovariante des abgeschätzten Gewichtes und des abgeschätzten Durchflusses _r relativ zu den tatsächlichen Werten W und W _r variabel und berücksichtigen die Rauschvorgänge n, w₁ und w₂. Die Einzelheiten der Berechnung der Kalmanfaktoren K _W und werden mit Bezug auf die Fig. 4 dargestellt.

Da die Einflüsse der Rauschvorgänge n, w₁ und w₂ bei der Berechnung der Kalmanfaktoren berücksichtigt werden, ist es wichtig, nicht nur die verschiedenen Rauschquellen und ihre Einflüsse auf die Zustandsgrößen W und W _r festzustellen und zu berücksichtigen, sondern auch ein Modell ihrer Größen zu bilden und diese Größen in die Berechnung der Kalmanfaktoren einzubeziehen.

Jeder Rauschprozeß wird als weißes Rauschen mit dem Mittelwert 0 und der folgenden Rausch-Kovariante betrachtet:

mit:

Wie oben erwähnt sind die Rauschvorgänge w₁ und w₂ die Störungen des Gewichtes bzw. des Durchflusses. Bei einem realen System sind die Rauschstörungen w₂ ein regelmäßiges Rauschen z. B. entsprechend klumpigem oder nicht gleichförmigem zugeführten Materials. Die Rauschstörungen w₁ des Gewichtes sind unregelmäßige Vorgänge aufgrund von Quellen, die in hohem Maße nicht im voraus bestimmbar sind, wie z. B. Vibrationen von vorbeifahrenden Fahrzeugen oder physikalische Beeinflussungen des Materialtrichters. Das Meßrauschen n ist ebenfalls ein regelmäßiger Rauschvorgang entsprechend zufälligen und systematischen Meßinstrument- und phänomenologischen Auslaßfehlern. Zum Beispiel tragen Vibrationen der Schraubenschnecke oder des Materialmischers neben den Ungenauigkeiten des Gewichtssensors zu dem Meßrauschen n bei.

Die Varianz σ wird experimentell oder empirisch anhand eines realen Systems bestimmt. Wenn z. B. das Materialabgabesystem ohne Gewichtsverluste betrieben wird, kann die Varianz σ aus einer Reihe von Gewichtsmessungen W _m (k) bestimmt werden. Die Varianz σ wird aus den Betriebsspezifikationen der Maschine berechnet. Wenn z. B. die gewünschte Durchflußabweichung spezifiziert ist, ist proportional zu .

In Gegensatz dazu wird der Rauschvorgang w₁ der Anlage, der nicht im voraus bestimmbar ist, mit der Variante A angenommen, wobei A aus dem Betrag der festgestellten Restgröße ("measurement residual") bestimmt wird. Einzelheiten dieses Vorganges und die Berechnung von A sind weiter unten mit Bezug auf die Fig. 4B beschrieben.

Da schließlich die Rauschvorgänge der Anlage typischerweise nicht korreliert sind, ist gleich 0.

Die Kovarianz-Matrix Q(k) des Rauschens der Anlage wird in folgender Weise bestimmt. Zuerst wird Q(k) gleich Q₀ gesetzt.

Als nächstes wird A aus dem Betrag der Restgröße und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Größe bestimmt. Dann wird Q(k) durch Q₁ ersetzt, wobei:

In den Fig. 4A bis 4C sind die vom Signalprozessor 14 (Fig. 1) durchgeführten Verarbeitungsschritte gezeigt. Nach dem Starten der Bearbeitung werden die folgenden Parameter im Schritt 41 initialisiert:

W _rd - der Sollwert des gewünschten Durchflusses; σ _n - die Standardabweichung des Meßrauschens n;

T - die Abtastperiode des Gewichtssignales (W _m ); G - der Verstärkungsfaktor der Motorsteuereinheit; τ _m - die Zeitkonstante des Schraubenmotors; T _d - die mit dem Zuführungsmotor verbundene Übertragungsverzögerung; und FF - der Zuführungsfaktor des Schraubenmotors für die Zuführung.

Im Schritt 42 wird die Varianz aus der gewünschten Standardabweichung des Durchflusses berechnet. Dies ist eine iterative Berechnung aufgrund der bekannten Beziehung zwischen der Fehlervarianz des gewünschten Durchflusses

und den Parametern

für stationäres Betriebsverhalten. Die iterative Berechnung ist in den Programmzeilen 4999 bis 5220 des beigefügten Quellencode-Listings gezeigt. In Schritt 43 werden die folgenden Variablen 0 gesetzt:

W _cp - Gewichts-Steuersignal;u₁, u₂- die das Gewicht bzw. den Durchfluß beeinflussenden Motorsignale.

Außerdem wird in Schritt 43 das Motorsignal für die Schraubenschnecke I _M auf einen gewünschten Wert initialisiert, so daß der Motor anfänglich mit einer bestimmten Geschwindigkeit läuft. Das Signal I _M kann alternativ auf 0 gesetzt werden, so daß sich der Motor anfänglich im stationären Zustand befindet.

Im Schritt 44 wird ein Zähler k 0 gesetzt und die Steuerung auf Schritt 45 übertragen, wo der erste Gewichtswert W _m (1) genommen wird. Die Steuerung erfolgt dann zu der Abfrage 46, von wo in dem Falle, daß k+1 größer ist als 2 die weitere Abarbeitung der Verarbeitungsschritte nach Fig. 4B erfolgt, was bedeutet, daß das Filter initialisiert worden ist. Andernfalls folgt als nächstes die Abfrage 47, von wo in dem Falle, daß k+1 nicht gleich 2 ist, zu Schritt 48 verzweigt wird, in dem der Zähler k inkrementiert wird. Anschließend wird eine weitere Gewichtsprobe im Schritt 45 genommen. In dem Falle, daß im Schritt 47 k+1 gleich 2 ist, erfolgt die weitere Steuerung im Schritt 49, wo die Initialisierung des Filters begonnen wird.

In Schritt 49 wird der anfänglich geschätzte Gewichtswert auf den gemessenen Gewichtswert zur Zeit k=2 gesetzt. Zusätzlich wird der anfänglich geschätzte Massefluß _r auf die Differenz zwischen den ersten zwei Gewichtsmessungen, die durch die Abtastperiode T dividiert wurden, gesetzt. Auf diese Weise werden die anfänglichen Schätzwerte für Gewicht und Durchfluß unter Verwendung des letzten Gewichtssignales und der einfachen zeitlichen Ableitung ermittelt. Außerdem wird im Schritt 49 der vorausberechnete Schätzwert des Gewichtes zur Zeit k=3 auf den Schätzwert zur Zeit k=2 plus T mal dem geschätzten Durchfluß zur Zeit k=2 gesetzt und der vorausberechnete Schätzwert des Durchflusses zur Zeit k=3 wird auf den Schätzwert des Durchflusses zur Zeit k=2 gesetzt.

Nachdem die geschätzten und vorausberechneten Werte des Gewichts und des Durchflusses im Schritt 49 initialisiert worden sind, erfolgt die weitere Abarbeitung des Schrittes 51, wo die vier Eintragungen der Fehler-Kovarianzmatrix P initialisiert werden.

Die Fehler-Kovarianzmatrix hat folgende Form:

mit

Nach dem Initialisieren der Kovarianzmatrix P in Schritt 51 erfolgt in Schritt 48 die Inkrementierung des Zählers k und in Schritt 45 das Aufnehmen eines weiteren Gewichtswertes. Wenn das Filter initialisiert ist, ist k+1 größer als 2, so daß nach der Abfrage im Schritt 46 die weitere Abarbeitung mit Schritt 56 in Fig. 4B erfolgt.

In diesem Schritt wird die Kovarianzmatrix Q(k) des Rauschens der Anlage auf Q₀ gesetzt, worauf im Schritt 57 die Fehlerkovarianzmatrix P unter Verwendung folgender Matrixgleichung mit den neuesten Werten versehen wird:

P(k+1/k) = FP(k/k)F′ + Q(k)

mit

P(k+1/k):Die Vorausberechnung der Fehler-Kovarianzmatrix P zur Zeit k+1 mit Messungen bis einschließlich zum Zeitpunkt k;P(k/k):Die Fehler-Kovarianzmatrix P zur Zeit k mit Meßwerten bis einschließlich zum Zeitpunkt k;

F′:Die Transponierte von F; undQ(k):Die Kovarianzmatrix des Rauschens der Anlage zum Zeitpunkt k.

Es sollte beachtet werden, daß die diagonalen Elemente der P-Matrix

ein Maß sind für die Ausführung des Abschätzungsprozesses. Auch wenn es theoretisch unmöglich ist, sind, wenn die Varianz des Gewichtsfehlers

und die Varianz des Durchflußfehlers

beide 0 sind, die Schätzwerte optimal, d. h. sie entsprechen den tatsächlichen Werten. Aus praktischen Gründen ist jedoch nur eine Minimierung dieser Fehlerabweichung realisierbar.

Als nächstes erfolgt dann im Schritt 58 die Berechnung der Restgröße unter Verwendung folgender Gleichung:

_m (k+1/k) = W _m (k+1)-(k+1/k)

mit:

_m (k+1/k):Restgröße zum Zeitpunkt k+1 mit Meßwerten bis einschließlich zum Zeitpunkt k;W _m (k+1):Gewichts-Meßwerte zum Zeitpunkt k+1; und(k+1/k):Abgeschätztes Gewicht zur Zeit k+1 mit Meßwerten bis einschließlich zum Zeitpunkt k.

Als nächstes erfolgt im Schritt 59 die Berechnung der Varianz der Restgröße unter Verwendung folgender Matrixgleichung:

mit:
H= [1  0]; H′:Die Transponierte von H; P(k+1/k):Wie in Schritt 57 berechnet; und R(k+1):Die Varianz des Meßrauschens zur Zeit k+1 (tatsächlicher Wert

Als nächstes erfolgt im Schritt 60 die Abfrage des Flags j, ob während des laufenden Zyklusses die Varianz A schon durch Abarbeitung der in Fig. 4B gezeigten Schleife berechnet worden ist. Wenn die Varianz A in diesem Zyklus noch nicht berechnet wurde, erfolgt die Abarbeitung des Schrittes 61 in dem die Variable x auf die Restgröße _m (k+1/k), dividiert durch eine Konstante q und die Standardabweichung der Restgröße (die Quadratwurzel der in Schritt 59 berechneten Varianz) gesetzt wird. Die Konstante q bewegt sich vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 5, es sind jedoch auch Werte außerhalb dieses Bereiches möglich.

Eine adaptive Distributionsfunktion f(x) wird außerdem mittels folgender Gleichung im Schritt 61 berechnet:

f(x) = /x/ ^a /(1 + /x/ ^a )

mit:

2a4.

Werte außerhalb dieses Bereiches sind ebenfalls möglich. Die genauen Werte von q und a hängen von der verwendeten Gewichtszuführung ab und werden zur Minimierung der verschiedenen Elemente der Fehler-Kovarianzmatrix P während des normalen Betriebes und zur Minimierung der schädlichen Einflüsse aperiodischer Trichterstörungen (wie z. B. Nachfüllen) experimentell bestimmt.

f(x) stellt die Wahrscheinlichkeit dar, daß die Ursache für die gegenwärtige Restgröße eine Quelle außerhalb der durch die vorherige Fehlerkovarianzmatrix P(k+1/k) (berechnet in Schritt 57) indizierten ist, und dem Meßrauschen n(k) und dem Durchfluß-Rauschen w₂(k) entspricht.

Als nächstes erfolgt im Schritt 62 die Berechnung der Varianz A als Produkt der adaptiven Distributionsfunktion f(x) mit dem Quadrat der Restgröße und Division durch 12. Man erhält eine gleichförmige Verteilung für A.

In Schritt 63 wird die Matrix Q(k) gleich Q₁ und in Schritt 64 das Flag j gleich 1 gesetzt, bevor der Sprung zu Schritt 57 erfolgt.

Unter Verwendung des neuen Wertes für Q(k) werden nun die Fehler-Kovarianzmatrix in Schritt 57, die Restgröße in Schritt 58 und die Varianz der Restgröße in Schritt 59 neu berechnet. Da das Flag j nun auf 1 gesetzt ist, erfolgt von Schritt 60 ein Sprung zu Schritt 65, wo j wieder auf 0 gesetzt wird. Die weitere Abarbeitung wird dann mit Schritt 66 in Fig. 4C fortgesetzt.

In Schritt 66 werden die Filterfaktoren K unter Verwendung folgender Matrixgleichung berechnet:

K(k+1) = P(k+1/k)H′[HP(k+1/k)H′+R(k+1)]^-1

mit:

K _w (k+1):Der Kalmanfaktor des Gewichtes zur Zeit k+1; mit allen anderen Variablen wie oben definiert oder berechnet.

Die vorausberechneten Gewichte und Durchflüsse _r zum Zeitpunkt k+1 mit Meßwerten bis einschließlich zu diesem Zeitpunkt werden anschließend im Schritt 67 unter Verwendung folgender Gleichungen berechnet:

(k+1/k+1) = (k+1/k) + K _w (k+1) _m (k+1/k)
_r (k+1/k+1) = _r (k+1/k)+ (k+1)W _m (k+1/k)

wobei alle Variablen bereits definiert oder berechnet worden sind.

Die weitere Verarbeitung erfolgt dann in Schritt 68, in dem die Fehler-Kovarianzmatrix P mit den neuesten Werten versehen wird. Die in der Gleichung in Schritt 68 auftretende Matrix I ist die identische Matrix. Alle anderen Variablen sind bereits definiert oder berechnet worden.

Im anschließenden Schritt 69 werden neue Vorhaltewerte für das abgeschätzte Gewicht und den abgeschätzten Massefluß _r für den Zeitpunkt k+2 mit Meßwerten bis einschließlich zu dem Zeitpunkt k+1 berechnet, was unter Verwendung folgender Gleichung erfolgt:

(k+2/k+1)=(k+1/k+1) + T _r (k+1/k+1) + u₁(k+1)
_r (k+2/k+1) = _r (k+1/k+1) + u₂(k+1)

mit:

u₁(k+1):Wert der Motorsteuerung zum Zeitpunkt k+1, der zur Beeinflussung des Gewichtes zum Zeitpunkt k+2 vorausberechnet wurde; u₂(k+1):Wert der Motorsteuerung zum Zeitpunkt k+1, der zur Beeinflussung des Durchflusses zum Zeitpunkt k+2 vorausberechnet wurde; und mit allen anderen Variablen wie bereits definiert und berechnet.

Im nächsten Schritt 71 wird dann die Motorsteuerung mit neuen Werten versehen. Die Einzelheiten der in diesem Block 71 durchgeführten Verarbeitungsschritte sind in Fig. 5 gezeigt.

Nach Abarbeitung der in Fig. 5 gezeigten Schritte erfolgt die Rückkehr zu Schritt 48 (Fig. 4A), wo der Zähler k inkrementiert und die gesamte Schleife geschlossen wird. Es sollte beachtet werden, daß, da die zum Durchlaufen der Schleife notwendige Zeit von einem Zyklus zum nächsten leicht variieren kann, die Abtastperiode T von einer Periode zur nächsten leicht verändert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform befindet sich T im Bereich zwischen 0,75 und 2,0 Sekunden, wobei auch Zeitperioden außerhalb dieses Bereiches zu akzeptablen Ergebnissen führen. Die wiederholte Berechnung von T in jedem Zyklus ist in Fig. 6F gezeigt.

In Schritt 72 in Fig. 5 wird das Fehlersignal für den Durchfluß W _re aus der Differenz zwischen dem Sollwert des gewünschten Durchflusses W _rd und dem abgeschätzten Durchfluß _r , der vorher in Schritt 69 der Fig. 4C ermittelt worden war, berechnet. Die Steuerung erfolgt dann gemäß Schritt 73, in dem das Gewichtssteuersignal W _rc als Produkt des Faktors G und des Durchflußfehlers W _re berechnet wird. Das Motorsteuersignal I _M wird dann mit dem durch den Zuführungsfaktor FF dividierten Gewichtssteuersignal addiert. Der Zuführungsfaktor FF dient zur Konvertierung der Durchflußvariablen in ein Geschwindigkeitssignal für den Motor, um die nichtlineare Beziehung zwischen dem Motorsteuersignal I _M und der Motorgeschwindigkeit zu kompensieren.

In Schritt 74 werden anschließend die Motorsignale u₁ und u₂ berechnet. Diese Berechnung stellt ein Modell des Steuerteiles des Materialauslaßsystems dar. Es ist von dem in Fig. 3 gezeigten Modell zur Abschätzung oder Filterung sowie den Verarbeitungsschritten der Fig. 4A bis 4C zu unterscheiden.

In Schritt 76 wird das alte Gewichtssteuersigal W _cp dem gerade berechneten Gewichtssteuersigal W _rc gleichgesetzt.

In Schritt 77 wird das berechnete Motorsignal I _M zur Steuerung der Menge der Materialabgabe auf eine Motorsteuereinheit ausgegeben.

Es soll hervorgehoben werden, daß der Kalmanfilterprozeß der Erfindung ein rekursiver Prozeß ist, der nur eine geringe Menge abgespeicherter und von einem Berechnungszeitraum zum nächsten übertragenen Informationen erfordert. Aus diesem Grunde kann die Erfindung leicht durch Neuprogrammierung der Mikroprozessor- Programmspeicher und Verwendung vorgefertigter RAM-Speicher an vorhandene Materialabgabesysteme angepaßt werden.

Die Fig. 6A bis 6F verdeutlichen graphisch die Arbeitsweise eines realen gewichtsabhängigen Zuführungssystem, das mit einer geschlossenen Regelschleife computergesteuert ist.

Das System wurde im Zyklus 0 mit den folgenden anfänglichen Parametern gestartet: T=1,3; W _rd =500; FF=0,3; q=3; und a=2. Das System wurde in Betrieb genommen und lief für etwa 100 Rechenzyklen, während Gries zugeführt wurde. Sowohl das natürliche Rauschen der Anlage als auch Meßrauschen waren vorhanden. Zusätzlich wurde auf den Trichter die folgenden äußeren Störungen aufgebracht:

Ungefähre ZykluszeitStörung

2517 mm Schraubenschlüssel, aufgebracht 3517 mm Schraubenschlüssel, entfernt 553 kg Gewicht aufgebracht 653 kg Gewicht entfernt 90Material nachgefüllt.

Die Ordinate der Diagramme 6A bis 6C ist in parts per million eingeteilt, wobei eine Million Teile in etwa gleich 150 kg (das maximal meßbare Gewicht des verwendeten Sensors) entsprechen. Anders ausgedrückt bedeuten 600 000 ppm 60% von 150 kg, was 90 kg sind.

In Fig. 6D sind die Einheiten des Motorsignales I _M direkt in ein Motortreibersignal, z. B. eine Frequenz konvertierbar. Die Einheit des abgeschätzten Durchflusses in Fig. 6E ist in parts per million pro Zeiteinheit angegeben und direkt in kg pro Sekunde konvertierbar.

Fig. 6F verdeutlicht die Veränderbarkeit einer Abtastperiode P von einem Zyklus zum nächsten.

Fig. 7 ist eine tabellarische Darstellung der Fig. 6D und 6E.

Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung des Systems, mit dem auch die Darstellung der Fig. 6A bis 6F erzeugt wurden, in diesem Falle jedoch ohne äußere Störungen, nur mit den natürlichen Rauschvorgängen der Anlage und der Messungen beaufschlagt.

Im folgenden ist ein kommentiertes Quellencode-Listing für ein Computerprogramme für den Computer 15 der bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dieses Programm enthält die in dem Flußdiagramm 4A bis 4C und 5 gezeigten Schritte.
   2′KALMAN FILTER FOR LOSS-IN-WEIGHT FEEDER    3′L = CONVERSION WINDOW LENGTH    4′I = MOTOR DRIVE COMMAND AG I = HZ.    5′WT = WEIGHT COUNT; WERR = WEIGHT ERROR INDICATOR    6′TS = TIME STAMP; DTS = MEASURED SAMPLE TIME    7′MP = MOTOR POSITION    9′SP = SET POINT   13′FSC = FULL SCALE CAPACITY   14′OPEN COMMUNICATIONS WITH THE OUTSIDE WORLD   15′OPEN COMMUNICATIONS FILE#1 (128 BYTES) FOR ACA-1AT 9600 BAUD,   16′ODD PARITY, 8 DATA BITS, ONE STOP BIT, NO ′CLEAR TO SEND′,   17′NO ′DATA SET READY′, PARITY CHECKING DISABLED.   18′   20CLS, PRINT "KALMAN FILTER ALGORITHM"   21OPEN "COM1: 9600,N,8,1,CS, DS" AS#1   23′NOW BUILD THE DATA STATEMENTS WE′LL BE USING   24GOSUB 2770 ′ENTRANCE POINT FOR INITIALIZATION ONLY. LOOP USES 2800   25GOSUB 2890 ′INITIALIZE ANALYZER   26GOSUB 2750 ′WRITES A RESET TO THE I/O BOARD VIA THE PORT   27GOSUB 2640 ′BUILDS A SETF$   40CGAIN = .5: CTIMX = 25: NSIG = 50: VDSIG = 25: T = 1.3: VDESIRE = -1500   41F$ = "TEMP": FF =, 3: T=1.35: CFLAG=0 ′FF=FEED FACTOR (VELOCITY/M. SPEED COMMAND) AND T=APPROX SAMPLE TIME   42FSC = 60 ′FULL SCALE CAPACITY IN KG   50PRINT " "   55INPUT "ENTER CGAIN . . . THE DEFAULT VALUE 18 0.5"; I   60IF I = 0 THEN 88   65IF (I⟩ 0) AND (I ⟨1!) THEN 80   70PRINT "UNACCEPTABLE ENTRY FOR CGAIN. USE VALUE BETWEEN 0 AND 1": BEEP   75GOTO 50   80CGAIN = I   88PRINT   90PRINT "THE KALMAN FILTER IS ACTIVATED AFTER 10 SAMPLES"   95INPUT "ENTER THE LOOP COUNT WHERE MOTOR CONTROL STARTS, DEFALUT = 25"; I   97INPUT "ENTER CONTROL TIME DELAY (TDELAY)"; TDELAY   98INPUT "ENTER MOTOR ACTIVATION DELAY (TAU)"; TAU  100IF I ⟨⟩ 0 THEN CTIMEX=I  105QFAC=3: AFAC=2  110PRINT " ": INPUT "INPUT WEIGHT NOISE S. D., DEFAULT = 50"; I  120IF I ⟨⟩ 0 THEN NSIG = I  130PRINT " ": INPUT VELOCITY DESIRED S. D., DEFAULT = 25"; I  140IF I ⟨⟩ 0 THEN VDSIG = I  160PRINT  165I=0! : INPUT "ENTER STARTING MOTOR SPEED (DMT WC/SEC) (DEFAULT=0)"; ITEMP  171IF ITEMP ⟨⟩ 0 THEN I=ABS (ITEMP)  172STARTIX = -INT(I)  175I = -ABS (I/FF) ′MAKE SURE IT IS NEG.  177PRINT: INPUT "ENTER THE OUTPUT DATA FILE NAME, DEFAULT = ′TEMP′"; A$  178IF A$ ⟨⟩ " " THEN F£ = A$  180CLS  181PRINT "*****RUN PARAMETERS****"  182PRINT  185PRINT "CGAIN", "NSIG", "VDSIG", "CTIME", "STARTI F$"  190PRINT CGAIN, NSIG, VDSIG, CTIMEX, STARTIX%  191LOCATE 4,69  192PRINT F$  195′  200LOCATE 7,1  210PRINT" ****SYSTEM ST      "****  220PRINT : PRINT "COUNT", "SETPOINT", "T. STAMP", "DMT W. CNTS", "M. SPEED"  230LOCATE 13,1  240PRINT "****FILTER CHARACTERISTICS****"  250PRINT : PRINT "W. C. PRED", "FLOWRATE", "GAIN 1 GAIN 2 DEL T"  251LOCATE 15,68 : PRINT "PERTURBATION"  260LOCATE 19,1  270PRINT "**OPTIONS** ENTER ′S′ TO CHANGE SETPT., ENTER ′H′ TO HALT"  329GOSUB 5020  330OPEN "C:"+F$ AS$2 LEN=59  332FIELD #2, 7 AS FT$, 7 AB FX$, 9 AS FXH$, 7   S FV$, 5 AS FK1$, 5 AS FK2$, 5 AS FI$, 7 AS FMS$, 7 AS FZRES$  340GOSUB 2520 ′SENDS A WINDOW LENGTH COMMAND  350GOSUB 2640  360GOSUB 2560 ′SEND "START READ WEIGHT" COMMAND  458---- BEGINNING OF LOOP ----  460FOR LUP%=i TO 1070  540A$=INKEY$ : IF A$=" "THEN 940  560IF (A$="S") OR (A$ = "$"). THEN 700  565IF (A$="H") OR (A$ = "h") THEN 988  570GOTO 940  700SCONT%=i : TDADD=TIMER : LOCATE 23,i  710INPUT "ENTER NEW SETPOINT. THE UNITS ARE (DMT WEIGHT COUNTS)/SEC";SP  715VDESIRE=-ABB(SP) ′I=VELOCITY OR FLOW RATE  717TDADD=TIMER-TDADD  940TO=TIMER  950PRINT #1, RED$ ′SEND A "READ AND START WEIGHT" COMMAND  953GOSUB 2220 ′DO MATH  955GOSUB 2320  957GOSUB 3000  958Z=WT : IF LUP%=CTIME% THEN CFLAG=i  960IF LUP%=8 THEN ZPAST=WT  965IF LUP%=9 THEN GOSUB 6340 ′INITIAL FILTER (N=O)  968IF LUP%⟩ 9 THEN GOSUB 6010 ′KALMAN FILTER  975IF I = SAVEDI THEN 982 ′I IS MOTOR DRIVE COMMAND FREQUENCY  977SAVEDI=I : GOSUB 2640 ′REBUILD A NEW MOTOR SPEED COMMAND AND SEND IT  980′DELAY 1/2 SECOND INCLUDING PROGRAM EXECUTION TIME  982TO=. 022#L+. 043 + TO  983LSET FT$=STR$(TS) : LSET FX$=STR$(WT) : LSET FXH$=STR$(XHAT) : LSET FV$=STR$(VHAT) : LSET FKi$=STR$(Ki) : LSET FK2$=STR$(INT(K2*1000!)/1000) : LSET FI$=STR$(INT(I)) : LSE T FMS$=STR$(INT(ZCST*1000)/1000) : LSET FZRES$=STR$(ZRES)  984PUT #2, LUP%+1  985IF TIMER⟨TO THEN 985  986NEXT  988LSET FT$=STR$(LUP%-1)  990PUT #2,1 : CLOSE #2  995I=O : GOSUB 2540 : STOP 1000′---- END OF LOOP ---- 2210′DELAY FOR ABOUT 0.1 SEC 2220TX=TIMER + .12 2230IF TIMER ⟨TX THEN 2230 2240RX$=" " 2250WHILE NOT EOF(i) 2260I$=INPUT$ (LOC(i), #i) 2270WEND 2280RX$=I$ 2300RETURN 2310′********* 2320W$=MID$(RX$,32,2)+MID$(RX$,37,2)+MID$(RX$,42,2) 2350WT=VAL(""+MID$(W$,6,1))+VAL(""+MID$(W$,5,1))#16+VAL(""+MID$(W$,4,1))#  256+VAL(""+MID$(W$,3,1))#4096!+VAL(""+MID#(W%,$,2,1))#65538 : 2351WT=VAL(""+MID$(W$,i,i))#6536!#16!+WT 2358WT=WT-TARE 2360WERR=VAL(""+MID(W$,1,1))AND 8 2370IF WERR THEN 2372 ELSE 2400 2372LOCATE 21,1 : PRINT "WEIGHT ERROR   "; LUP% 2400T$=MID$(RX$,47,2)+MID$(RX$,52,2)+MID$(RX$,57,2) 2420TS=(VAL(""+MID$(T$,6,1))+VAL(""+MID$(T$,5,1))*16+VAL(""+MID$(T-$,4,1)) *256+VAL(""+MID$(T$,3,1))*4096+VAL(""+MID$(T$,2,1))*65536!+VAL(""+-MID$(T$, 1,1))*1048576!)*1.953125E-05 2431TD=TS-SAVEDTS : SAVEDTS=TS 2432IF TD⟨O THEN TD=TD+327.68 2450M$=MID$(RX$,62,2)+MID$(RX$,67,2) 2460OLDMP = MP 2470MP=VAL(""+MID$(M$,4,1))+VAL(""+MID$(M$,3,1))*16+VAL(""+MID$(M$-,2,1))*  256+VAL(""+MID$(M$,1,1))*4096 2472DELMP = MP-OLDMP 2474IF (DELMP (=0) OR ⟨TD ⟨=0) THEN 2480 2476MSPEED = DELMP/TD 2480RETURN 2520′********* 2530PRINT #1, LENG$ 2540GOSUB 2220 2550RETURN 2560PRINT #1, 8TT$ 2570GOSUB 2220 2580RETURN 2600PRINT #1, RED$ 2610GOSUB 2220 2620RETURN 2625′******** 2630′BUILD A NEW MOTOR SPEEED COMMAND AND SEND IT TO THE PORT 2640ITEMP%=-INT(I) 2642IF ITEMP% ⟨0 THEN ITEMP%=0 2650MJR$=HEX$⟨⟨(ITEMP%/128) AND 127)OR 128) 2680MNR$=HEX$((ITEMP% AND 127) OR 128) 2690CHA$=HEX$⟨((ITEMP%/16384) AND 3⟩ OR 12) 2700SETF$="′83"+"0"+CHA$+MJR$+MNR$+CHR$(3)+CHR$(16) 2710PRINT #1, SETF$ 2715GOSUB 2220 2720RETURN 2730′******** 2740′WRITE A REBET COMMAND TO THE PORT 2750PRINT #1, REST$ 2755GOSUB 2220 2760RETURN 2762′******** 2765′ENTRANCE FOR INITIALIZATION ONLY!! 2770L=48: SAVEDL=L: DELAY=, 1 2775TDADD=0 : SCONT%=0 : SCONT2%=0 2780TARE=1000000! 2790I=0! : SAVEDI=I 2800ANASET$=CHR$(9)+CHR$(13)+CHR$(18)+"1" 2801LDL$=HEX$(L) 2830RED$="′8B"+"00"+CHR$(3)+CHR$(16) 2840REST$="′87"+"00"+CHR$(3)+CHR$(16) 2850LENG$="′86"+"01"+LDL$+CHR$(3)+CHR$(16) 2860STT$="′86"+"00"+CHR$(3)+CHR$(16) 2870RETURN 2880′******** 2890PRINT #1, ANASET$ 2900RETURN 3000IF (CFLAG) THEN CURSTP=VDESIRE ELBE CURSTP=STARTI% 3010LOCATE 10,1 3020PRINT LUP%,CURSTP,TS,WT,MSPEED 3030RETURN 3995′****PRINT DATA IN A FILE**** 4000INPUT "WHAT FILE NAME";F$ 4005OPEN "C:"+F$ AS #2 LEN=59 4010FIELD #2, 7 AS FT$, 7 AS FX$, 9 AS FXH$, 7 AS FV$, 5 AS FK1$, 5 AS FK2$, 5 A    8FI$, 7 AS FM8$, 7 AS FZRES$ 4020GET #2,1 4030F1=VAL(FT$) 4035LPRINT "FILE NAME IS ";F$, TIME$, DATE$ 4037LPRINT : LPRINT" # TIME X_-MEAS X_-HAT V_-HAT K1 K2 M.SP DM.POS ZRES" 4040FOR I=2 TO F1 4050GET #2,1 4060LPRINT (I-1);" ";FT$;" ";FX$;" ";FXH$;" ";FV$;" "FK1$;" ";FK2$;" ";FI$; " ";FMS$;" ";FZRES$ 4070NEXT I 4080CLOSE #2 : STOP 4999′****COMPUTE DESIRED VELOCITY STANDARD DEVIATION**** 5020NSIG2=NSIG*NSIG 5040VDSIG2=VDSIG*VDSIG 5050AA=VDSIG2*T*T/NSIG2 5070A=,5 : AX=.5 5080FOR K%=1 TO 30 5090FX=A/((1!-A)*(2!-A)) 5100A=A-AX*(1!-AA/FX)/(3!/A+1!/(1!-A)+(1!/(2!-A)) 5110IF A) 1! THEN A=.9 5120IF A ⟨0! THEN A=.1 5130B=A*A/(2!-A) 5150NEXT 5160VSIG2=NSIG2*B*B/(T*T*(1!-A)) 5170VSIG=SQR(VSIG2) 5220RETURN 5900QFAC=3 5910AFAC=2 6000′****KALMAN FILTER**** 6010IF SCONT2%=1 THEN TD=TD-TDADD : SCONT2%=0 6020IF SCONT%=1 THEN TD=TD+TDADD : SCONT%=0 : SCONT2%=1 6030JF%=0 6040PP11=P11+(2!*TD*P12)+(TD*TD*P22) : PP12=P12+TD*P22 : PP22=P22+VSIG2 6050ZRES=Z-XHATPRED 6060PPZ=PP11+NSIG2 6070REM K1=PP11/(PP11+NSIG2⟩ : K2=PP12/(PP11+NSIG2) 6080REM P11=(11-K1)*PP11 : P12=(1!-K1)*PP12 : P22=PP22-(K2*PP12) 6090ZCONST=0 6100IF JF%=1 THEN 6180 6110LOCATE 16,69 : PRINT "##"; LUP%;" ##" : MP=-ABS (MP) 6120ZFAC=ABS(ZRES/(QFAC*PPZ5)) 6130ZCONST=ZFACÂFAC/(1+ZFACÂFAC) 6140ZCST=ZCONST 6150Q11=ZCONST*ZRES*ZRES/121 6160PP11=PP11+Q11 : JF%=1 : GOTO 6060 6170ZRES=Z-XHATPRED 6180JF%=0 6190K1=PP11/(PP11+NSIG2) : K2=PP12/(PP11+NSIG2) 6200XHAT=XHATPRED+K1*ZRES 6210VHAT=VHATPRED+K2*ZRES 6220P11=(1!-K1) *PP11 : P12=(1!-K1) *PP12 : P22=PP22-(K2*PP12) 6230TD1=TD-TDELAY : BB= 1!-EXP (-TD1/TAU) 6240XHATPRED=XHAT+TD*VHAT+TDELAY*VCPAST+(TD1-TAU*BB)*VCTEMP : VHATPRED=VHAT+VCTEM P#BB 6250VCERROR=VDESIRE-VHATPRED : VCPAST=VCTEMP : ZPAST=Z 6260VCTEMP=CGAIN*VCERROR*CFLAG 6270I=I+VCTEMP/FF 6280IF I⟩ 0! THEN I=0! : VCTEMP=0! 6290LOCATE 16,1 : PRINT USING" ######.###";XHAT,VHAT,K1,K2,TD,ZRES 6300LOCATE 17, 1 : PRINT USING "######.###";ZCST 6310ZPAST=Z 6320RETURN 6330′INITIAL FILTERING 6340ZTHF%=0 : P11=NSIG2 : P22=(2!*NSIG2/(TD*TD))+VSIG2 : P12=NSIG2/TD 6350XHAT=Z : VHAT=(Z-ZPAST)/TD : ZPAST=Z : XHATPRED=XHAT+TD*VHAT : VHATPRED=VHAT 6360VCERROR=VDESIRE-VHAT 6370LOCATE 16,1 6360PRINT USING "######.###"; XHAT,VHAT,K1,K2,TD 6390RETURN

Claims (11)

1. Verfahren zur gewichtsabhängigen Zuführung von Materialien, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - Speichern einer Materialmenge;
• - Abgeben des Materials;
• - Erfassung des Gewichts des gespeicherten oder abgegebenen Materials;
• - Ableitung einer Abschätzung des tatsächlichen Gewichtes des gewogenen Materials und einer Abschätzung der tatsächlichen Durchflußmenge des abgegebenen Materials aus dem gemessenen Gewicht unter Verwendung eines Modelles mindestens eines Rauschvorganges, der ein Abweichen des gemessenen Gewichtes von dem tatsächlichen Gewicht verursacht;
• - Bestimmung der Differenz zwischen der Abschätzung des tatsächlichen Gewichtes und dem gemessenen Gewicht;
• - Modifizierung des Modelles der Rauschvorgänge aufgrund der Größe der Differenz und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Größe; und
• - Steuerung des Materialauslasses unter Verwendung der Abschätzung des tatsächlichen Durchflusses, um den tatsächlichen Durchfluß auf einem gewünschten Wert zu halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch:

• - wiederholtes Ableiten neuer Abschätzungen des tatsächlichen Durchflusses in Übereinstimmung mit der Herleitung, die sukzessiv modifizierte Rauschmodelle verwendet, die sich wiederum aus wiederholter Ausführung der modifizierten Schritte ergeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Modell eines Rauschvorganges stochastisch ist und ein Modell mindestens eines Rauschvorganges der Anlage und ein Modell mindestens eines Rauschvorganges der Messungen umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifikation den folgenden Schritt umfaßt: Modifikation des Modelles des Rauschvorganges der Anlage.

5. Verfahren zur gewichtsabhängigen Zuführung von Materialien, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - Speichern einer Materialmenge in einem Behälter;
• - Abgabe des Materials unter Verwendung steuerbarer Auslaßvorrichtungen;
• - Erfassung des Gewichtes des gespeicherten oder abgegebenen Materials;
• - Veränderung mindestens eines Rauschvorganges, der einen Unterschied zwischen dem gemessenen Gewicht von dem tatsächlichen Gewicht des Materials verursacht, um ein Rauschmodell zu erhalten;
• - Berechnung des abgeschätzten Gewichtes des gewogenen Materials und des abgeschätzten Durchflusses des abgegebenen Materials unter Verwendung eines Kalman-Filterprozesses auf der Grundlage des gemessenen Gewichtes und des Modelles des Rauschvorganges;
• - Berechnung einer Restgröße aus dem abgeschätzten Gewicht und dem gemessenen Gewicht;
• - Berechnung der Standardabweichung der Restgröße;
• - Berechnung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Restgröße unter Verwendung der Standardabweichung;
• - Modifizierung des Rauschmodelles aufgrund der Restgröße und der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens;
• - Steuerung der Abgabe des Materials unter Verwendung des abschätzenden Wertes des tatsächlichen Durchflusses um den tatsächlichen Durchfluß im wesentlichen gleich einem gewünschten Durchfluß aufrechtzuerhalten; und
• - wiederholtes Berechnen einer neuen Abschätzung des tatsächlichen Durchflusses in Übereinstimmung mit dem Berechnungsschritt zur Steuerung der Abgabe von Material unter Verwendung eines sukzessiv modifizierten Rauschmodells, das durch wiederholte Ausführung des modifizierenden Schrittes erhalten wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschmodell mindestens ein Modell für das Rauschen der Anlage mit einem Varianzparameter umfaßt und bei dem der modifizierende Schritt weiterhin folgenden Schritt umfaßt:

• - Festlegen der Varianz des mindestens einen Rauschmodells für die Anlage proportional zu dem Quadrat der Restgröße.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßvorrichtung aktiv das abgegebene Material entfernt und der modellbildende Schritt folgende Schritte umfaßt:

• - Betreiben der Auslaßvorrichtung, ohne Material zu entnehmen;
• - Messung des Gewichtes mindestens eines Behälters; und
• - Berechnung der Varianz des gemessenen Gewichtes.

8. Vorrichtung zur gewichtsabhängigen Zuführung mit:

• - Vorrichtung zur Speicherung von Materialien;
• - Vorrichtung zur Abgabe von Materialien aus den Vorrichtungen zur Speicherung;
• - Vorrichtung zur Messung des Gewichtes der gespeicherten Materialien oder des Gewichtes der abgegebenen Materialien;
• - Vorrichtung zur Herleitung einer Abschätzung des Durchflusses der abgegebenen Materialien aus dem gemessenen Gewicht unter Verwendung eines Modells mindestens eines Rauschvorganges, der eine Abweichung des gemessenen Gewichtes von dem tatsächlichen Gewicht des gewogenen Materials verursacht;
• - Vorrichtungen zur Berechnung einer Restgröße, die gleich der Differenz zwischen dem gemessenen Gewicht und dem abgeschätzten Gewicht ist; und
• - Vorrichtungen zur Modifizierung des Rauschmodelles;

gekennzeichnet durch:

• - Vorrichtungen zur Berechnung der Standardabweichung der Restgröße:
• - Vorrichtungen zur Berechnung einer Distributionsfunktion aufgrund des Verhältnisses der Restgröße zu der Standardabweichung;
• - Vorrichtungen zur Berechnung der Varianz des Modelles aufgrund der Distributionsfunktion und der Restgröße;
• - Vorrichtungen zur Steuerung der Auslaßvorrichtungen entsprechend dem abgeschätzten Durchfluß zur Abgabe von Material aus den Speichervorrichtungen mit einem gewünschten Durchfluß.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Distributionsfunktion entsprechend folgender Gleichung berechnet wird: f(x) = /x/ ^a /(1 + /x/ ^a )mit:
f(x): Distributionsfunktion;
x = _m /q
_m : Restgröße;
W _m : Standardabweichung der Restgröße;
3q5; und
2a4.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Variante A des mindestens einen Modells entsprechend folgender Gleichung berechnet wird. A = f(x) _m²/12.