CN107788567A - 复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统，可有效的获取近红外水份值的时间序列X的自相关系数和偏自相关系数，且根据自相关系数计算得到水分控制的大波动周期T1，并根据偏自相关系数计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}，其可智能的根据所述大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行相应的调整。使得复烤过程中的水分控制较平稳，复烤的均匀性较好。

Description

复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统。

背景技术

在叶片复烤过程中，为了片烟仓储的需要，需要控制烟叶水分的波动范围，减少烟叶造碎，防止在长期的仓储过程中产生霉变、碳化现象。

复烤过程主要是经过干燥、冷却、回潮工艺处理，控制片烟的含水率，使得机尾水分控制在11.5％～13.5％，达到灭杀霉菌、虫卵，适度去除青杂气的目的。

目前复烤水分控制主要是依据手动结合局部自动控制的方式，由于水分在控制过程中受烟叶等级、烟叶流量、入口水分、人工经验的综合因素影响，加上自动控制过程中的大滞后影响，机尾的水分呈现大波动现象。

采用在线工艺参数自动采集系统，通过分析机尾近红外水分序列的自相关函数与偏自相关函数，计算出水分控制波动的大周期与小周期，从而指导复烤机水分控制，适时调整控制手段，减少人为过度干预行为。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统，用于解决现有技术中不能有效的获取水分控制波动周期且不能有效的根据水分控制波动周期进行水分控制的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水分控制波动周期的获取方法，包括以下步骤：步骤S11：以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；步骤S12：给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数r_k，所述自相关系数计算公式为：步骤S13：给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数所述偏自相关系数计算公式为：

步骤S14：获取所述自相关系数r_k的正自相关系数的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；步骤S15：获取所述偏自相关系数的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

于本发明一具体实施例中，在通过所述步骤S12获取所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述步骤S14还包括根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；在通过所述步骤S13获取所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述步骤S15还包括根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合。

于本发明一具体实施例中，还包括根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。

于本发明一具体实施例中，所述方法应用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤的过程中。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种水分控制波动周期的获取系统，包括：时间序列获取模块，用以以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；自相关系数获取模块，用以给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数r_k，所述自相关系数计算公式为：偏自相关系数获取模块，用以给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数所述偏自相关系数计算公式为：大波动周期获取模块，用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；小波动周期获取模块，用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

于本发明一具体实施例中，所述系统还包括绘图模块；所述绘图模块用以在所述自相关系数获取模块获取到所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述大波动周期获取模块还用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；所述绘图模块还用以在所述偏自相关系数获取模块获取到所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述小波动周期获取模块还用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合。

于本发明一具体实施例中，还包括调整模块，用以根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。

于本发明一具体实施例中，所述系统应用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤的过程中。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种复烤机，包括如上任一项所述的水分控制波动周期的获取系统，且根据所述系统获取水分控制的大波动周期T1和水分控制的小波动周期集合{T2}，并根据所述的大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行调整。

如上所述，本发明的复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统，可有效的获取近红外水份值的时间序列X的自相关系数和偏自相关系数，且根据自相关系数计算得到水分控制的大波动周期T1，并根据偏自相关系数计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}，其可智能的根据所述大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行相应的调整。使得复烤过程中的水分控制较平稳，复烤的均匀性较好。

附图说明

图1显示为本发明的水分控制波动周期的获取方法在一具体实施例中的流程示意图。

图2显示为本发明的一具体实施例中近红外水分序列X的自相关函数的示意图。

图3显示为本发明的一具体实施例中近红外水分序列X的偏自相关函数的示意图。

图4显示为本发明的水分控制波动周期的获取系统在一具体实施例中的模块示意图。

图5显示为本发明的复烤机在一具体实施例中的组成示意图。

元件标号说明

1、21 水分控制波动周期的获取系统

11 时间序列获取模块

12 自相关系数获取模块

13 偏自相关系数获取模块

14 大波动周期获取模块

15 小波动周期获取模块

2 复烤机

S11～S15 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供了一种基于变量滞后自相关性与滞后偏自相关性分析复烤过程中水分控制波动周期的方法，该方法涉及到的变量为复烤过程中近红外水分检测值x，按照固定的采集周期T，在生产过程稳定阶段，连续采集近红外水分检测值x，得到一个针对于近红外水分值的时间序列X，在不同的的滞后数k参数下，得到序列X的自相关函数图与偏自相关的函数图，通过确定自相关函数的第二极值点滞后数与偏自相关函数的显著限外滞后数集合，得到复烤过程中水分控制波动的大周期与小周期，从而为在线复烤过程控制参数提供调整依据。

具体为，请参阅图1，显示为本发明的水分控制波动周期的获取方法在一具体实施例中的流程示意图。图1所示的方法优选应用于一复烤机中，所述复烤机用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤。所述方法包括：

步骤S11：以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；为了使后续计算结果更为准确，此处，采用在生产过程稳定阶段，以固定的周期T，连续采集近红外水分检测值x，得到一个针对于近红外水分值的所述时间序列X。

步骤S12：给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数，其中，所述自相关系数为r_k，且其中，所述自相关系数计算公式为：

步骤S13：给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数，其中，所述偏自相关系数为且其中，所述偏自相关系数计算公式为：

步骤S14：获取所述自相关系数r_k的正自相关系数的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；

步骤S15：获取所述偏自相关系数的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}；

步骤S15的执行方式在一具体实施例中具体为：获取所述偏自相关系数的显著限外的正偏自相关系数的滞后数集合，上显著限计算公式为：

n为样本量，α为显著性水平，

所取的滞后数集合方法为：

K_s＝{k|k＞max{0.1,SL},k≠1},

式中0.1为弱相关低限，以根据获得的K_s滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

所述步骤S14以及所述步骤S15的执行顺序可进行替换，且所述步骤S14可在所述步骤S12之后以及所述步骤S13之前执行。

于本发明一具体实施例中，在通过所述步骤S12获取所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述步骤S14还包括根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；在通过所述步骤S13获取所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述步骤S15还包括根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数。

于本发明一具体实施例中，还包括根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。所述控制参数例如为复烤过程中的加水量以及加水时间。

在一具体应用中，以固定周期T为6秒连续采集401条在线近红外水分值，且按上述的分析步骤，计算不同滞后参数k对应的自相关系数r_k和偏自相关系数绘制二者的函数图，分别为图2和图3，从图2中，获取所述自相关系数r_k的正自相关系数的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1可以计算出水分波动的大周期T1＝48*6(秒)＝288(秒)，且此实施例中，包含自相关的5％的显著限，即允许5％自相关的显著限的偏差。从图3中，根据当前复烤设备以及进行复烤的物质的性质，设定当前的显著限，并获取所述偏自相关系数的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}，本实施例中，小波动周期集合{T2}对应的滞后数为7、13、25、31，因此水分波动小波动周期集合{T2}为{42秒,78秒,150秒,186秒}，且小波动周期集合{T2}的对应的滞后数k为6的倍数，呈规律性影响，且此实施例中，包含偏自相关的5％的显著限，即允许5％偏自相关的显著限的偏差。

且在计算出所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}后，可以对所述复烤机的水分控制进行参数调整，例如调整复烤过程中加水的时间以及加水量，还可使得复烤机的机尾的水分较为稳定，波动性小，保证复烤物质复烤的均匀性。

请参阅图4，显示为本发明的水分控制波动周期的获取系统在一具体实施例中的模块示意图。所述系统1包括：

时间序列获取模块11，用以以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；

自相关系数获取模块12，用以给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数r_k，所述自相关系数计算公式为：

偏自相关系数获取模块13，用以给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数所述偏自相关系数计算公式为：

大波动周期获取模块14，用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；

小波动周期获取模块15，用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

于本发明一具体实施例中，所述系统1还包括绘图模块；所述绘图模块用以在所述自相关系数获取模块12获取到所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述大波动周期获取模块14还用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；所述绘图模块还用以在所述偏自相关系数获取模块13获取到所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述小波动周期获取模块15还用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合。

于本发明一具体实施例中，还包括调整模块，用以根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。

于本发明一具体实施例中，所述系统应用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤的过程中。

所述水分控制波动周期的获取系统1为与所述水分控制波动周期的获取方法对应的系统项，两者技术方案一一对应，所有关于所述水分控制波动周期的获取方法的描述均可应用于本实施例中，在此不加赘述。

请参阅图5，显示为本发明的复烤机在一具体实施例中的模块示意图。所述复烤机2包括水分控制波动周期的获取系统21，所述水分控制波动周期的获取系统21的技术方案与图4所示的水分控制波动周期的获取系统1的技术方案相对应，且所述复烤机2根据所述系统21获取水分控制的大波动周期T1和水分控制的小波动周期集合{T2}，并根据所述的大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行调整。所述控制参数例如为加水时间以及加水量等。

综上所述，本发明的复烤机、水分控制波动周期的获取方法及系统，可有效的获取近红外水份值的时间序列X的自相关系数和偏自相关系数，且根据自相关系数计算得到水分控制的大波动周期T1，并根据偏自相关系数计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}，其可智能的根据所述大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行相应的调整。使得复烤过程中的水分控制较平稳，复烤的均匀性较好。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种水分控制波动周期的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S11：以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；

步骤S12：给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数r_k，所述自相关系数计算公式为：k＝1,2,…；

步骤S13：给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数所述偏自相关系数计算公式为：

步骤S14：获取所述自相关系数r_k的正自相关系数的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；

步骤S15：获取所述偏自相关系数的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

2.根据权利要求1所述的水分控制波动周期的获取方法，其特征在于：

在通过所述步骤S12获取所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述步骤S14还包括根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；

在通过所述步骤S13获取所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述步骤S15还包括根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合。

3.根据权利要求1所述的水分控制波动周期的获取方法，其特征在于：还包括根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。

4.根据权利要求1所述的水分控制波动周期的获取方法，其特征在于：所述方法应用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤的过程中。

5.一种水分控制波动周期的获取系统，其特征在于，包括：

时间序列获取模块，用以以预设的采集周期T对复烤过程中烟叶的近红外水份值进行自动采集，以获得关于所述近红外水份值的时间序列X；

自相关系数获取模块，用以给定滞后参数k的情况下，通过自相关系数计算公式计算得到所述时间序列X的自相关系数r_k，所述自相关系数计算公式为：k＝1,2,…；

偏自相关系数获取模块，用以给定所述滞后参数k的情况下，根据上述计算得到的所述自相关系数r_k，并依据偏自相关系数计算公式计算得到所述述时间序列X的偏自相关系数所述偏自相关系数计算公式为：

大波动周期获取模块，用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数，以根据所述第二极值点对应的滞后数计算得到水分控制的大波动周期T1；

小波动周期获取模块，用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合，以根据获得的显著限外正偏自相关系数的滞后数集合计算得到水分控制的小波动周期集合{T2}。

6.根据权利要求5所述的水分控制波动周期的获取系统，其特征在于，所述系统还包括绘图模块；

所述绘图模块用以在所述自相关系数获取模块获取到所述自相关系数r_k后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述自相关系数r_k绘制关于所述时间序列X的自相关函数图，且所述大波动周期获取模块还用以根据所述时间序列X的自相关函数图，获取所述自相关函数图的正自相关系数r_k的第二极值点对应的滞后数；

所述绘图模块还用以在所述偏自相关系数获取模块获取到所述偏自相关系数后，以所述滞后参数k为自变量，根据所述偏自相关系数绘制关于所述时间序列X的偏自相关函数图，且所述小波动周期集合获取模块还用以根据所述时间序列X的偏自相关函数图，获取显著限外正偏自相关系数的滞后数集合。

7.根据权利要求5所述的水分控制波动周期的获取系统，其特征在于：还包括调整模块，用以根据计算得到的所述大波动周期T1以及所述小波动周期集合{T2}对所述水分控制的控制参数进行调整。

8.根据权利要求5所述的水分控制波动周期的获取系统，其特征在于：所述系统应用于对烟叶、面粉、以及大米中的一种或多种进行复烤的过程中。

9.一种复烤机，其特征在于：包括如权利要求5～8中任一项所述的水分控制波动周期的获取系统，且根据所述系统获取水分控制的大波动周期T1和水分控制的小波动周期集合{T2}，并根据所述的大波动周期T1和所述小波动周期集合{T2}对水分控制的控制参数进行调整。