来源：网络转载更新时间：2020-08-03 11:32:19点击次数：2178次
包装机，是指将具有热塑特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器，在一台设备上自动完成制袋成型、填充物料、封合剪切等全过程的自动包装设备［１－３］。塑料复合膜必须加热到一定的温度才能软化，所以包装机控制器必须把加热设备的温度控制在很小范围内。虽然现在已经有很多专用的温控模块，但其价格往往很高，为了节约成以往的温度控制方式大多是数字ＰＩＤ控制，数字ＰＩＤ控制是一种采样控制，它是根据采样时刻的偏差值来计算控制量的，由于数字ＰＩＤ控制具有技术成熟、结构灵活，不需要预先确定被控对象的数学模型以及控制效果好等优点，它广泛应用于冶金、机电、化工等行业［４－５］。但数字ＰＩＤ控制需要预先整定三个参数，对于温度控制系统而言，由于温度的变化缓慢，调试起来比较繁琐。神经元具有自学习、自适应、结构简单、计算量小等。
图１包装机温度控制系统框图
由于图１中的Ｋ型热电偶所测温度对应的电压信号是小信号，故需要在包装机控制器中设
u（k）＝KΣ矪w（k）x（k） （２）２．２ 有监督的Ｈｅｂｂ学习规则
学习规则是修正神经元之间的连接强度或加权系数的算法，使获得的知识结构适应周围环境的变化。单神经元控制器的自适应功能是通过学习改变连接权值来实现的。学习算法就是调整连接权值wｉ的规则，它是单神经元控制器的核心，并反映了其学习的能力。
将无监督的Ｈｅｂｂ学习规则和有监督的Ｄｅｌｔａ学习规则两者结合起来，就组成有监督的Ｈｅｂｂ学习规则［１１］，即：
Δwij＝η（di（k）－oi（k））oi（k）oj（k） （３）
２．３
图３单神经元自适应ＰＩＤ控制结构
单神经元自适应ＰＩＤ控制器的结构如图３所示。单神经元自适应ＰＩＤ控制器是通过对加权系数的调整来实现自适应、自组织功能的，权系数的调整是按有监督的Ｈｅｂｂ学习规则实现的［１２］。
控制算法为：
计放大电路，将小信号电压放大到Ａ／Ｄ转换器能学习算法为：wp（k）＝w１（k）＝w１（k－１）＋ηpz（k）u（k）x１（k）
（５）
w１（k）＝w２（k）＝w２（k－１）＋η１z（k）u（k）x２（k）
（６）
wD（k）＝w３（k）＝w３（k－１）＋ηDz（k）u（k）x２（k）
（７）比例、积分、微分的自适应学习速率分别设定为０．４、０．５、０．４。当神经元的比例系数Ｋ取值较小时，温度缓慢上升，u（k）在０～３２７６７之间缓慢上升，当温度达到设定温度后，u（k）并没有下降，直到温度大于设定温度时，控制量u（k）才下降，由于Ｋ
取值较小，u（k）变化缓慢，导致温度超调过大，因此
wy（k）＝ w１（k） 温度会在很长时间后才会稳定下来；而Ｋ取值较
w１（k）大时，由于温度偏差太大，控制器自适应学习，导致
式中，z（k）＝e（k）＝Td－T（k），x１（k）＝e（k）－
e（k－１），x（k）＝e（k），x（k）＝Δe２（k）＝e（k）u（k）在０～３２７６７之间反复变化，当占空比较大时，会加热封刀，而当占空比较小时，就会导致温度的
－２e（k－１）＋e（k－２），ηp、η１、ηD分别为比例、积分、微分的学习速率，K为神经元的比例系数，K＞０。对比例P、积分I和微分D分别采用了不同的学习速率ηP、η１、ηD，以便对不同的权系数进行调整。
将单神经元自适应ＰＩＤ温控算法移植到包装机控制器ＭＣ５６Ｆ８０３７中，实时在线采集封刀或捏纸轮加热管处的温度，并将其发送到触摸屏实时显示。温度上下限设定为±５℃，如果封刀或捏纸轮处的温度超出上下限将导致包装机控制系统的报警，并产生包装机控制系统的紧急停车，暂停包装机的正常工作。
神经元自适应ＰＩＤ算法的控制量ｕ（ｋ）是５６Ｆ８０３７ＰＷＭ模块输出脉冲的占空比（ＰＷＭ
配置为Ｃｅｎｔｅｒ-Ａｌｉｇｎｅｄ）［１３］，即ＰＷＭｐｅｒｉｏｄ＝（ＰＷＭｍｏｄｕｌｕｓ）×（ＰＷＭｃｌｏｃｋｐｅｒｉｏｄ）×２ （９）
ＰＷＭｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ＝（ＰＷＭｖａｌｕｅ）×（ＰＷＭｃｌｏｃｋｐｅｒｉｏｄ）×２ （１０）式（９）为ＰＷＭ周期计算公式，ＰＷＭｍｏｄｕｌｕｓ由ＣＭＯＤ寄存器决定，本测试设置为３２７６７，则ＰＷＭｐｅｒｉｏｄ＝６５５３４×（ＰＷＭｃｌｏｃｋｐｅｒｉｏｄ）
而ＰＷＭ值的变化范围为０～３２７６７，即控制量u（k）的变化范围为０～３２７６７。其中，式（９）、
（１０）、（１１）中的ＰＷＭｃｌｏｃｋｐｅｒｉｏｄ为ＰＷＭ模块输入时钟的时钟周期，ＰＷＭｍｏｄｕｌｕｓ由ＣＭＯＤ寄存器决定，用于设定输出ＰＷＭ的周期，ＰＷＭｐｅｒｉ-ｏｄ为输出ＰＷＭ的周期，ＰＷＭｖａｌｕｅ用于设定输出ＰＷＭ的占空比，ＰＷＭｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ为输出ＰＷＭ高电平的宽度。下降，所以会出现温度在升降中上升。
为了缩短温度的上升时间，加快整定过程，神经元的比例系数Ｋ取１０。采用在温度低于１４０℃时，ＰＷＭ的占空比控制在９０％以上，以加快系统的稳定速度，当温度大于１４０℃并且小于１６０℃时，ＰＷＭ的占空比控制在１０％～９０％之间，以使神经元自适应在线学习和整定ＰＩＤ参数，当温度大于１６０℃时，ＰＷＭ占空比控制在０～１０％，从而实现ＰＩＤ参数的快速整定。图４是单通道温控子系统的测试结果。包装机控制器的速度已经很快，所以４路温控连续整定没有问题，但为了提高
控制器的实时性，采用控制器每次循环只整定１路，４次循环就把４路都整定一遍，每隔１ｓ同时改变４路的ＰＷＭ占空比值，可以有效地提高ＰＷＭ模块的效率［１４］。
图４表明误差能够控制在±１℃，这是Ｋ型热电偶的电压采集模块ＡＤＣ的精度以及ＰＷＭ占空比分辨率决定的，如果温度采集精度达到０．１℃并且增大ＰＷＭ占空比的范围，理论上讲，误差能够控制在±０．１℃。
实现了单神经元自适应ＰＩＤ算法在包装机温度控制子系统中的应用，并成功将其移植到包装机控制系统中，从控制效果来看，温度能够保持在１４９～１５１℃，没有超出设定的上下限温度范围，从而有效提高包装机的控制性能，为包装机的正常工作提供保障。
3 结束语
试验利用微生物法对婴幼儿乳粉中的生物素含量进行测定，所测得的标准曲线在０．１ｎｇ～１ｎｇ范围内线性关系良好，线性相关系数为０．９９８９，所测样品RSD为２．８％（n＝６），标准品平均回收率在８９．３％～９７．７％之间。表明该方法重现性较好，稳定可靠，适用于婴幼儿乳粉中生物素含量的测定。
微生物法虽然存在操作步骤繁琐、工作量大、检测周期较长、微生物菌种保藏困难及操作过程容易发生污染等缺点，但与其他方法相比而言，微生物法应用历史悠久、方法较为成熟、先期投入成本低，比较容易开展。更为重要的是，微生物对有活性的生物素具有特异性。换句话说，只有具有生物活性的生物素才可以被人或动物吸收利用，微生物法测试的正是具有生物活性的那部分生物素，这对于测定婴幼儿乳粉中活性生物素的含量有着其他方法无可比拟的优势。
文章来源于网络转载，侵删
×
