本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)速獲取方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著化工領(lǐng)域的發(fā)展，纖維分離已經(jīng)成為一個(gè)比較成熟的行業(yè)，隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)于纖維分離的質(zhì)量越來越高，而且對(duì)于成品的工藝性等要求也越來越高，因此在源頭的最基本的纖維原材料的加工顯得尤為重要。由于工藝性的要求，原材料需要進(jìn)行第一步最原始的分離，而恰恰第一步的材料對(duì)后續(xù)的成本制造有著根本的影響。

傳統(tǒng)的纖維分離系統(tǒng)由于缺乏智能化，分離過程顯得較為簡(jiǎn)單，也未考慮在分離過程中對(duì)纖維的實(shí)時(shí)監(jiān)控，即使實(shí)時(shí)監(jiān)控，也是屬于人工觀測(cè)，過程繁瑣且消耗大量人力和物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述情況提出一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)速獲取方法，其采用爬山算法，同時(shí)實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前化學(xué)纖維的分離程度，然后將化學(xué)纖維的分離程度信息加入控制算法進(jìn)行最佳轉(zhuǎn)速尋優(yōu)。該發(fā)明在保證化學(xué)纖維分離工藝性的要求下，保證電機(jī)系統(tǒng)最大效率的工作，解決了電機(jī)系統(tǒng)無法保證纖維分離質(zhì)量的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速獲取方法，包括步驟：

s1，測(cè)量初始wr(0)和初始pe(0)；設(shè)定k＝0，δwr(k+1)≠0及k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)；其中wr(k)為k步電機(jī)轉(zhuǎn)速；pe(k)為k步電機(jī)輸出功率；δwr(k+1)為k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)；k＝0,1,2,3……；

s2，k＝k+1，進(jìn)入第k步擾動(dòng)周期，結(jié)束時(shí)測(cè)量得到pe(k)，檢查δwr(k)是否等于0，若不等于0，跳至步驟s3；否則，跳至步驟s6；

s3，計(jì)算|δpe(k)/δwr(k)|，檢查是否滿足|δpe(k)/δwr(k)|＜ε，ε是一個(gè)事先設(shè)定的正實(shí)數(shù)；若不滿足，則跳至步驟s4；否則，跳至步驟s8；

s4，設(shè)置km＝α，km為調(diào)整擾動(dòng)步長(zhǎng)的系數(shù)，α＞0，按公式計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)，進(jìn)入步驟s5；

s5，按公式wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)計(jì)算k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)，跳至步驟s2；

s6，檢查|δpe(k)|是否大于β，β為正閥值，若大于，則跳至步驟s7；否則，跳至步驟s8；

s7，計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)＝δwrst＝sign(δpe(k))b，b為一個(gè)調(diào)試參數(shù)，然后進(jìn)入步驟s8；

s8，設(shè)置km＝0，并按公式計(jì)算下一周期的擾動(dòng)步長(zhǎng)，然后跳至步驟s5。

進(jìn)一步地，電機(jī)的輸出功率pe＝0.5ρπr²ν³cp，其中ρ為化學(xué)纖維的密度；r為電機(jī)攪拌分離半徑；ν為電機(jī)運(yùn)行速度；cp為能量利用系數(shù)，反映化學(xué)纖維吸收的能量，且cp是λ的函數(shù)，λ為電機(jī)攪拌外半徑速比，且λ＝wrr/ν；cpmax意味著最大效率地分離化學(xué)纖維，不同的cpmax均對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)轉(zhuǎn)速wropt，wropt＝λoptν/r。

進(jìn)一步地，當(dāng)δρ＞0且δρ達(dá)到預(yù)定的值時(shí)，爬山算法將不斷搜索最優(yōu)值，而δρ的改變將導(dǎo)致δpe改變；

當(dāng)δρ＞0且δρ未達(dá)到預(yù)定值，爬山算法停止搜索，電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)δρ＝0時(shí)，爬山算法停止搜索，電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)ρ達(dá)到預(yù)定值時(shí)，爬山算法停止搜索，算法終止。

一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)，包括傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)，所述傳感器用于實(shí)時(shí)獲取化學(xué)纖維的密度，并反饋給所述控制器，所述控制器根據(jù)化學(xué)纖維的密度進(jìn)行快速搜索，進(jìn)而得出最佳轉(zhuǎn)速，從而通過所述驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)按照最佳轉(zhuǎn)速來攪拌化學(xué)纖維。

進(jìn)一步地，所述控制器包括初始化模塊、第一比較模塊、第二比較模塊、第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊、第三比較模塊、第三計(jì)算模塊和第四計(jì)算模塊；

所述初始化模塊用于：

測(cè)量初始wr(0)和初始pe(0)；設(shè)定k＝0，δwr(k+1)≠0及k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)；其中wr(k)為k步電機(jī)轉(zhuǎn)速；pe(k)為k步電機(jī)輸出功率；δwr(k+1)為k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)；k＝0,1,2,3......；

所述第一比較模塊用于：

使k＝k+1，進(jìn)入第k步擾動(dòng)周期，結(jié)束時(shí)測(cè)量得到pe(k)，檢查δwr(k)是否等于0，若不等于0，則進(jìn)入所述第二比較模塊；否則，進(jìn)入所述第三比較模塊；

所述第二比較模塊用于：

計(jì)算|δpe(k)/δwr(k)|，檢查是否滿足|δpe(k)/δwr(k)|＜ε，ε為設(shè)定的一個(gè)很小的正數(shù)，若不滿足，則進(jìn)入所述第一計(jì)算模塊；否則，進(jìn)入所述第四計(jì)算模塊；

所述第一計(jì)算模塊用于：

設(shè)置km＝α，km為調(diào)整擾動(dòng)步長(zhǎng)的系數(shù)，α＞0，按公式計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)，進(jìn)入所述第二計(jì)算模塊；

所述第二計(jì)算模塊用于：

按公式wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)計(jì)算k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)，進(jìn)入所述第一比較模塊；

所述第三比較模塊用于：

檢查|δpe(k)|是否大于β，β為正閥值，若大于，則進(jìn)入所述第三計(jì)算模塊；否則，進(jìn)入所述第四計(jì)算模塊；

所述第三計(jì)算模塊用于：

計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)＝δwrst＝sign(δpe(k))b，b為一個(gè)調(diào)試參數(shù)，然后進(jìn)入所述第四計(jì)算模塊；

所述第四計(jì)算模塊用于：

設(shè)置km＝0，并按公式計(jì)算下一周期的擾動(dòng)步長(zhǎng)，進(jìn)入所述第二計(jì)算模塊。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)的輸出功率pe＝0.5ρπr²ν³cp，其中ρ為化學(xué)纖維密度；r為電機(jī)攪拌分離半徑；ν為電機(jī)運(yùn)行速度；cp為能量利用系數(shù)，反映化學(xué)纖維吸收的能量，且cp是λ的函數(shù)，λ為電機(jī)攪拌外半徑速比，且λ＝wrr/ν；cpmax意味著最大效率地分離化學(xué)纖維，不同的cpmax均對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)轉(zhuǎn)速wropt，wropt＝λoptν/r。

進(jìn)一步地，當(dāng)δρ＞0且δρ達(dá)到預(yù)定的值時(shí)，所述控制器將不斷搜索最優(yōu)值，而δρ的改變將導(dǎo)致δpe改變；

當(dāng)δρ＞0且δρ未達(dá)到預(yù)定值，所述控制器停止搜索，所述電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)δρ＝0時(shí)，所述控制器停止搜索，所述電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)ρ達(dá)到預(yù)定值，所述控制器停止搜索，所述電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果：

市面上現(xiàn)有的大部分電機(jī)分離系統(tǒng)不包含智能算法，也達(dá)不到按用戶的工藝分離需求去完成纖維分離的任務(wù)，只是普通的或人為的將化學(xué)纖維進(jìn)行分離。分離過程簡(jiǎn)單隨意，從而導(dǎo)致最終的分離纖維無法滿足一些苛刻的原材料制造要求。本發(fā)明針對(duì)這個(gè)問題，解決了上述所展示的技術(shù)問題，而且本發(fā)明支持用戶根據(jù)自己的工藝性要求提出纖維分離質(zhì)量改變曲線，本發(fā)明可以根據(jù)工藝性曲線對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行分離。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速獲取方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-傳感器；2-控制器；3-驅(qū)動(dòng)電路；4-電機(jī)；21-初始化模塊；22-第一比較模塊；23-第二比較模塊；24-第一計(jì)算模塊；25-第二計(jì)算模塊；26-第三比較模塊；27-第三計(jì)算模塊；28-第四計(jì)算模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

如圖1所示，一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速獲取方法，包括步驟：

s1，測(cè)量初始wr(0)和初始pe(0)；設(shè)定k＝0，δwr(k+1)≠0及k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)；其中wr(k)為k步電機(jī)轉(zhuǎn)速；pe(k)為k步電機(jī)輸出功率；δwr(k+1)為k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)；k＝0,1,2,3......；

s2，k＝k+1，即k自加1后進(jìn)入第k步擾動(dòng)周期，結(jié)束時(shí)測(cè)量得到pe(k)，檢查δwr(k)是否等于0，若不等于0，跳至步驟s3；否則，跳至步驟s6；

s3，計(jì)算|δpe(k)/δwr(k)|，檢查是否滿足|δpe(k)/δwr(k)|＜ε，ε是設(shè)定的一個(gè)大于0的很小的數(shù)，可以任意小，只要不等于0，可決定算法終止時(shí)間；若不滿足，則跳至步驟s4；否則，跳至步驟s8；

s4，設(shè)置km＝α，km為調(diào)整擾動(dòng)步長(zhǎng)的系數(shù)，α＞0，按公式計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)，進(jìn)入步驟s5；

s5，按公式wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)計(jì)算k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)，跳至步驟s2；

s6，檢查|δpe(k)|是否大于β，若大于，則跳至步驟s7；否則，跳至步驟s8；β為正閥值，可決定算法重啟的搜索條件，如當(dāng)|δpe(k)|＞β時(shí)才認(rèn)為纖維密度發(fā)生了變化，進(jìn)而觸發(fā)新一輪的搜索；

s7，計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)＝δwrst＝sign(δpe(k))b，b為一個(gè)調(diào)試參數(shù)，具有微調(diào)系統(tǒng)的功能，然后進(jìn)入步驟s8；

s8，設(shè)置km＝0，并按公式計(jì)算下一周期的擾動(dòng)步長(zhǎng)，然后跳至步驟s5。

電機(jī)的輸出功率pe＝0.5ρπr²ν³cp，其中ρ為化學(xué)纖維的密度；r為電機(jī)攪拌分離半徑；ν為電機(jī)運(yùn)行速度；cp為能量利用系數(shù)，反映化學(xué)纖維吸收的能量，或反映用于分離化學(xué)纖維的能量；cp是λ的函數(shù)，該函數(shù)關(guān)系保密，λ為電機(jī)攪拌外半徑速比，且λ＝wrr/ν；cpmax意味著最大效率地分離化學(xué)纖維，不同的cpmax均對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)轉(zhuǎn)速wropt，wropt＝λoptν/r。

當(dāng)δρ＞0且δρ達(dá)到預(yù)定的值時(shí)，爬山算法將不斷搜索最優(yōu)值；在此過程中，當(dāng)δρ發(fā)生變化時(shí)，δpe也隨之變化；

當(dāng)δρ＞0且δρ未達(dá)到預(yù)定值，爬山算法停止搜索，電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)δρ＝0時(shí)，爬山算法停止搜索，電機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)ρ達(dá)到預(yù)定值時(shí)，爬山算法停止搜索，算法終止。

如圖2所示，一種化學(xué)纖維分離的電機(jī)系統(tǒng)，包括傳感器1、控制器2、驅(qū)動(dòng)電路3和電機(jī)4，傳感器1用于實(shí)時(shí)獲取化學(xué)纖維的密度，并反饋給控制器2，所述控制器2根據(jù)化學(xué)纖維的密度進(jìn)行快速搜索，進(jìn)而得出最佳轉(zhuǎn)速，從而通過驅(qū)動(dòng)電路3來驅(qū)動(dòng)電機(jī)4按照最佳轉(zhuǎn)速來攪拌化學(xué)纖維。

控制器2包括初始化模塊21、第一比較模塊22、第二比較模塊23、第一計(jì)算模塊24、第二計(jì)算模塊25、第三比較模塊26、第三計(jì)算模塊27和第四計(jì)算模塊28；初始化模塊21分別與第一比較模塊22和第二計(jì)算模塊25電連接，第一比較模塊22分別與第二比較模塊23和第三比較模塊26電連接，第二比較模塊23分別與第一計(jì)算模塊24和第四計(jì)算模塊28電連接，第一計(jì)算模塊24與第二計(jì)算模塊電連接，第三比較模塊26分別與第四計(jì)算模塊28和第三計(jì)算模塊27電連接，第三計(jì)算模塊27與第四計(jì)算模塊28電連接，第四計(jì)算模塊28與第二計(jì)算模塊25電連接；

初始化模塊21用于：

測(cè)量初始wr(0)和初始pe(0)；設(shè)定k＝0，δwr(k+1)≠0及k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)；其中wr(k)為k步電機(jī)4轉(zhuǎn)速；pe(k)為k步電機(jī)4輸出功率；δwr(k+1)為k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)；k＝0,1,2,3......；

第一比較模塊22用于：

使k＝k+1，進(jìn)入第k步擾動(dòng)周期，結(jié)束時(shí)測(cè)量得到pe(k)，檢查δwr(k)是否等于0，若不等于0，則使第二比較模塊23開始工作；否則，使第三比較模塊26開始工作；

第二比較模塊23用于：

計(jì)算|δpe(k)/δwr(k)|，檢查是否滿足|δpe(k)/δwr(k)|＜ε，ε為設(shè)定的一個(gè)很小的正數(shù)，若不滿足，則使第一計(jì)算模塊24開始工作；否則，使第四計(jì)算模塊28開始工作；

第一計(jì)算模塊24用于：

設(shè)置km＝α，km為調(diào)整擾動(dòng)步長(zhǎng)的系數(shù)，α＞0，按公式計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)，使第二計(jì)算模塊25開始工作；

第二計(jì)算模塊25用于：

按公式wr(k+1)＝wr(k)+δwr(k+1)計(jì)算k+1步的擾動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速wr(k+1)，使第一比較模塊22開始工作；

第三比較模塊26用于：

檢查|δpe(k)|是否大于β，若大于，則使第三計(jì)算模塊27開始工作；否則，使第四計(jì)算模塊28開始工作；其中β為正閥值，可決定算法重啟的搜索條件，如當(dāng)|δpe(k)|＞β時(shí)才認(rèn)為纖維密度發(fā)生了變化，進(jìn)而觸發(fā)新一輪的搜索；

第三計(jì)算模塊27用于：

計(jì)算k+1步的擾動(dòng)步長(zhǎng)δwr(k+1)＝δwrst＝sign(δpe(k))b，b為一個(gè)調(diào)試參數(shù)，具有微調(diào)系統(tǒng)的功能，然后使第四計(jì)算模塊28開始工作；

第四計(jì)算模塊28用于：

設(shè)置km＝0，并按公式計(jì)算下一周期的擾動(dòng)步長(zhǎng)，使第二計(jì)算模塊25開始工作。

電機(jī)4的輸出功率pe＝0.5ρπr²ν³cp，其中ρ為化學(xué)纖維密度；r為電機(jī)4攪拌分離半徑；ν為電機(jī)4運(yùn)行速度；cp為能量利用系數(shù)，反映化學(xué)纖維吸收的能量，且cp是λ的函數(shù)，該函數(shù)關(guān)系保密，λ為電機(jī)4攪拌外半徑速比，λ＝wrr/ν；cpmax意味著最大效率地分離化學(xué)纖維，不同的cpmax均對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)轉(zhuǎn)速wropt，wropt＝λoptν/r。

當(dāng)δρ＞0且δρ達(dá)到預(yù)定的值時(shí)，控制器2將不斷搜索最優(yōu)值；在此過程中，當(dāng)δρ發(fā)生變化時(shí)，δpe也隨之變化；

當(dāng)δρ＞0且δρ未達(dá)到預(yù)定值，控制器2停止搜索，電機(jī)4保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)δρ＝0時(shí)，控制器2停止搜索，電機(jī)4保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)ρ達(dá)到預(yù)定值，控制器2停止搜索，電機(jī)4停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。