CN102987538A - 一种气流式烘丝水分控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气流式烘丝水分控制方法，所述的控制方法包括如下步骤：通过设置在气流式烘丝机入口的水分仪测定气流式烘丝机入口的水分，并采用前馈控制算法获得调节入口烟丝流量的第一参数，然后将该第一参数发送至电子皮带秤；通过设置在气流式烘丝机出口的水分仪测定气流式烘丝机出口的水分，并使用水分仪测得的结果与出口水分设定值通过PID控制算法获得调节入口烟丝流量的第二参数；将所述第一参数和第二参数发送至设于气流式烘丝机前端的电子皮带秤，所述电子皮带秤通过先后或同时响应所述的第一参数和第二参数来调节入口的烟丝流量。本发明的前馈加反馈的控制方式能使得气流式烘丝机的出口水分标偏降为0.2左右，符合工艺标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟草制造行业中烟丝水分控制方法，特别是涉及一种气流式烘丝水分控制方法。
背景技术
现有卷烟制丝生产中，气流式烘丝机水分控制是通过调节入口烟丝流量来控制出口烟丝水分的，其控制方式有两种：1、前馈控制；2、反馈控制。
前馈控制是基于不变性原理工作的，属于开环控制。如果引起输出量较大波动的主要外扰动参量是可量测和可控制的，则可利用外扰信号直接控制输出（实施前馈控制），如图1所示。
反馈控制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。
气流式烘丝机带前馈控制的设计理念是脱水能力恒定，通过测量入口水分调整电子皮带秤的烟丝流量来控制出口烟丝水分。从理论上前馈系统可达到完全补偿，但实际上是做不到的。因为对象特性是变化的，工业对象干扰多。在实际生产过程中我们发现，气流式烘丝机的脱水能力并不固定，受蒸汽含水率，燃烧炉温度等因素影响。同牌号不同批次入口烟丝水分也并非一成不变，在脱水量设定值恒定的情况下会导致出口水分长时间偏离设定值，无法达到控制效果。
而反馈控制的主要问题是时滞、波动问题，即从发现偏差到采取更正措施之间可能有时间延迟现象，在进行更正的时候，实际情况可能已经有了很大的变化，而且往往是损失已经造成了，而增益选择不当时，更会引起系统的不稳定。
发明内容
本发明的目的是提出一种提高烘丝机出口水分值的控制能力、并使其达到工艺质量要求的气流式烘丝水分控制方法
为实现上述目的，本发明提供了一种气流式烘丝水分控制方法，所述的控制方法包括如下步骤：通过设置在气流式烘丝机入口的水分仪测定气流式烘丝机入口的水分，并采用前馈控制算法获得调节入口烟丝流量的第一参数，然后将该第一参数发送至电子皮带秤；通过设置在气流式烘丝机出口的水分仪测定气流式烘丝机出口的水分，并使用水分仪测得的结果与出口水分设定值通过PID控制算法获得调节入口烟丝流量的第二参数；将所述第一参数和第二参数发送至设于气流式烘丝机前端的电子皮带秤，所述电子皮带秤通过先后或同时响应所述的第一参数和第二参数来调节入口的烟丝流量。
优选地，所述前馈控制算法的计算公式为：脱水量设定值×（100-出口水分设定值）/（入口水分实时值-出口水分设定值）。
优选地，所述PID控制算法的计算公式为：（PID的CV值×0.02）×出料水分整合量范围-出料水分整合量范围。
优选地，所述PID控制算法根据气流式烘丝机出口水分产生的偏差纠正或控制气流式烘丝机入口的烟丝流量。
优选地，所述PID控制算法与电子皮带秤测定的烟丝流量、以及气流式烘丝机出口的水分仪测定的出口水分形成闭环负反馈。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的前馈加反馈的控制方式，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动因素及对受控变量最终检验的长处，使得气流式烘丝机的出口水分得到了很好的控制，标偏降为0.2左右，符合工艺标准，产品质量得到了有效的保证。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中前馈控制系统的流程图；
图2为本发明控制方法的流程图；
图3为现有技术气流式烘丝机出口的水分曲线图；
图4为本发明气流式烘丝机出口的水分曲线图；
图5为气流式烘丝机控制系统中批次参数的设置图；
图6为出口水分的PID控制器输出控制参数的设置图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图2，其中示出本发明一种气流式烘丝水分控制方法，所述的控制方法包括如下步骤：
通过设置在气流式烘丝机入口的水分仪11测定气流式烘丝机入口的水分，并采用前馈控制算法获得调节入口烟丝流量的第一参数，然后将该第一参数发送至电子皮带秤2；通过设置在气流式烘丝机出口的水分仪12测定气流式烘丝机出口的水分，并使用水分仪测得的结果与出口水分设定值通过PID控制算法获得调节入口烟丝流量的第二参数；将所述第一参数和第二参数发送至设于气流式烘丝机前端的电子皮带秤2，所述电子皮带秤2通过先后或同时响应所述的第一参数和第二参数来调节入口的烟丝流量。
其中，前馈控制算法的计算公式为：脱水量设定值×（100-出口水分设定值）/（入口水分实时值-出口水分设定值）。
PID控制算法的计算公式为：（PID的CV值×0.02）×出料水分整合量范围-出料水分整合量范围。
操作时，所述PID控制算法根据气流式烘丝机出口水分产生的偏差纠正或控制气流式烘丝机入口的烟丝流量。如图2所示，所述PID控制算法与电子皮带秤测定的烟丝流量、以及气流式烘丝机出口的水分仪测定的出口水分形成闭环负反馈。
本发明的工作原理和工作过程为：
在控制系统中，PID控制算法属于反馈控制，而反馈控制的特点是不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性，解决前馈不能控制的不可测干扰。因此本发明在前馈控制系统中增加了反馈控制。
经过计算的入口烟丝流量由两部分组成：
（1）前馈控制计算的值，即通过入口水分实时值算出的烟丝流量，计算公式是：脱水量设定值×（100-出口水分设定值）/（入口水分实时值-出口水分设定值）；
（2）通过出口水分的PID调节算出的值，即通过反馈控制算出的烟丝流量，反馈控制的计算公式是：（PID的CV值×0.02）×出料水分整合量范围-出料水分整合量范围。
需要说明的是，上述计算公式中的“脱水量设定值”、“出口水分设定值”、“出料水分整合量范围”可在气流式烘丝机控制系统中的批次参数里进行设置（如图5所示），而PID的CV值是指出口水分的PID控制器输出的控制量（如图6所示）。
本发明的工作原理和工作过程为：
发明通过在前馈控制的基础上增加了闭环负反馈，如图2所示。本发明闭环负反馈的特点是根据出口水分偏差来决定控制气流式烘丝机入口烟丝的流量，不管外界的干扰如何，只要出口水分产生偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差，解决前馈控制中不能控制的不可测干扰。
而另一方面，前馈控制算法比反馈控制及时、有效。如果引起气流式烘丝机出口水分较大波动的主要外扰动因素是可量测和可控制的，则可在反馈控制的同时，利用外扰信号直接控制输出调节气流式烘丝机入口的烟丝流量，这样构成了本发明的复合控制，能够迅速有效地补偿外扰对整个系统的影响，并利于提高气流式烘丝机的控制精度。
在实际生产过程中，制丝线上的COMAS气流式烘丝机（CTD）前端有HAUNI电子皮带秤2，在没有应用本发明之前，CTD采用的是恒脱水量前馈控制方式，它是根据气流式烘丝机入口烟丝的水分值，通过算法后直接调整气流式烘丝机入口电子皮带秤的流量来控制烟丝最终出口水分。
由于蒸汽含水率、炉膛温度、入口烟丝水分存在偏差等因素往往干扰会CTD烘丝机的控制效果，操作人员需要根据生产经验不断调整前馈控制参数来不断修正出口水分值，达不到精细化控制的要求，标偏达到了0.3-0.4，如图3所示。
应用了本发明前馈加反馈的控制方式后，能根据气流式烘丝机出口的水分偏差，通过PID控制算法来纠正气流式烘丝机入口的烟丝流量，从而有效地消除了前馈控制产生的稳态误差。同时通过检测入口的水分值，经过前馈控制算法直接调节入口烟丝流量，有效的避免反馈控制的迟滞性，出口水分的跟随性也得到了提高。
通过本发明此种前馈加反馈的控制方式，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动因素及对受控变量最终检验的长处，使得气流式烘丝机的出口水分得到了很好的控制，标偏降为0.2左右，如图4所示，符合工艺标准，产品质量得到了有效的保证。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种气流式烘丝水分控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括如下步骤：
通过设置在气流式烘丝机入口的水分仪测定气流式烘丝机入口的水分，并采用前馈控制算法获得调节入口烟丝流量的第一参数，然后将该第一参数发送至电子皮带秤；
通过设置在气流式烘丝机出口的水分仪测定气流式烘丝机出口的水分，并使用水分仪测得的结果与出口水分设定值通过PID控制算法获得调节入口烟丝流量的第二参数；
将所述第一参数和第二参数发送至设于气流式烘丝机前端的电子皮带秤，所述电子皮带秤通过先后或同时响应所述的第一参数和第二参数来调节入口的烟丝流量。
2.根据权利要求1所述的气流式烘丝水分控制方法，其特征在于：所述前馈控制算法的计算公式为：脱水量设定值×（100-出口水分设定值）/（入口水分实时值-出口水分设定值）。
3.根据权利要求1所述的气流式烘丝水分控制方法，其特征在于：所述PID控制算法的计算公式为：（PID的CV值×0.02）×出料水分整合量范围-出料水分整合量范围。
4.根据权利要求1或3所述的气流式烘丝水分控制方法，其特征在于：所述PID控制算法根据气流式烘丝机出口水分产生的偏差纠正或控制气流式烘丝机入口的烟丝流量。
5.根据权利要求4所述的气流式烘丝水分控制方法，其特征在于：所述PID控制算法与电子皮带秤测定的烟丝流量、以及气流式烘丝机出口的水分仪测定的出口水分形成闭环负反馈。
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