CN113491341A - 一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，基于历史生产数据，建立不同品牌物料吸水特性、来料水分、物料流量、出口水分设定值与加水流量之间的关系，让控制系统根据当前生产工况智能地找到最佳的加水流量，减少对反馈调节的依赖，缩短实际出口水分到达出口水分设定值且保持稳定的时间。具体实施时，回潮过程分为料头、过渡过程和稳态生产三个阶段，不同阶段采用相应公式控制加水流量，且适时引入出口水分的反馈调节，消除建模误差。本发明通过统计当前批次有效生产数据，反推标准加水流量，将上一批次物料在线建模结果与同品牌历史值进行变权值迭代运算，实现模型在线自学习，以适应季节和环境温湿度的逐渐变化。

Description

一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法

技术领域

本发明涉及烟草制备领域，特别是涉及一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法。

背景技术

在烟草制丝生产线上，回潮加水控制应用广泛。叶片回潮筒、叶丝回潮筒、带加水功能的叶片加料机、梗丝加料机等设备上都要实现对物料的回潮处理。回潮后的物料水分是需要进行精确控制的，其水分的稳定性对于后续的干燥工序至关重要。

通常，控制烟草物料回潮后含水率一般先分别测定物料回潮前来料水分u₁和回潮后实际出口水分u₂，考虑到蒸汽提高水分的偏移量，计算烟草回潮加水流量q采用以下公式：

在公式7中：

q：为烟草回潮实际加水流量，即物料水分达到u_2SP所需的回潮加水流量，单位：Kg/h；

w_{1_pv}：为来料的实际物料流量，单位：Kg/h；

u₁：为当前来料水分，单位：％；

u_2SP：为出口水分设定值，单位：％；

os:为汽水系数，即蒸汽提高烟草水分值，单位：％。

实际应用中，传统的回潮加水方法往往不够精确。料头后，需要靠反馈调节找到最佳的汽水系数，而有经验丰富的操作工，通过手动调节汽水系数让出口物料水分尽快达到目标值。系统过渡过程效果不稳定，对操作工有一定的依赖。主要存在以下原因：一是没有考虑到不同物料吸湿能力存在较大差异，雾化水不一定都能够吸收；二是没有考虑到加料比例和回潮筒筒壁温度对物料水分的影响；三是没有考虑到热风、排潮、气候变化对物料水分的影响。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其要解决的问题是采用前馈计算烟草回潮加水流量为主，反馈调节为辅，让控制系统智能地找到最佳的加水流量。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，步骤包括：

S1，基于历史生产数据，在控制器内配置前馈计算烟草回潮加水流量q₁采用以下公式1：

上式中q₁为前馈计算得到的烟草回潮加水流量，w_{1_pv}为实际物料流量，w_{1_sp}为目标物料流量，q_{1_0}为标准加水流量，u₁为当前来料水分，u_{1_0}为标准来料水分，u_2sp为当前批次出口水分设定值，u_{2sp_0}为标准出口水分设定值，k₁为来料水分偏移系数，k₂为出口水分偏移系数；

烟草回潮过程分为料头阶段、过渡过程和稳态生产三个阶段：

在公式1的基础上，料头阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_head}采用以下公式2：

q_{_head}＝q_{1_head}＝q₁×k₃

上式中q_{_head}为料头阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_head}为料头阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，k₃为料头变异系数；

在公式1的基础上，过渡过程阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_tran}采用以下公式3：

q_{_tran}＝q_{1_tran}+q₂＝q₁+q₂

上式中q_{_tran}为过渡过程阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_tran}为过渡过程阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，q₂为反馈调节偏移量；

在公式1的基础上，稳态生产阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_prod}采用以下公式4：

上式中q_{_prod}为稳态生产阶段烟草回潮实际加水流量；q_{1_prod}为稳态生产阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量；q_{1_break}为过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的前馈加水流量；u_{1_break}为过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的来料水分；k₄为前馈衰减系数；

在公式1基础上，反推当前批次的标准加水流量q_{1_0_r}采用以下公式5：

上式中q_{1_0_r}为根据当前批次生产数据反推得到的标准加水流量；

S2，生产批次开始，从建模参数数据库中，读入某牌号物料的标准加水流量q_{1_0}、目标物料流量w_{1_sp}、来料标准水分u_{1_0}、标准出口水分设定值u_{2sp_0}、来料水分偏移系数k₁、出口水分偏移系数k₂；

S3，在控制器内输入当前批次出口水分设定值u_2sp，根据出口水分设定值u_2sp、当前来料水分u₁及实际物料流量w_{1_pv}，采用公式2至公式4控制烟草回潮实际加水流量；

S4，判断烟草回潮过程是否处于料头阶段，若为料头阶段采用公式2控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_head}，并以q_{1_head}作为实际加水流量q_{_head}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于过渡过程阶段，若为过渡过程阶段采用公式3控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_tran}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_tran}+q₂作为实际加水流量q_{_tran}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于稳态生产阶段，若为稳态生产阶段采用公式4控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_prod}+q₂作为实际加水流量q_{_prod}对烟草回潮过程进行控制；

S5，选取稳态生产阶段来料水分u₁、实际出口水分u₂、实际物料流量w_{1_pv}和实际加水流量q_{_prod}的检测数据，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}，并求取标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}；

生产批次结束后，当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与该牌号物料标准加水流量历史值q_{1_0}进行变权值处理，迭代得到该牌号物料新的标准加水流量q_{1_0}。

进一步，所述步骤S1具体包括：烟草回潮过程处于料头阶段，料头变异系数k₃初始值为k_{3_ini}，终止值为1.0，变化规律为先保持初始值、再渐变、最后再保持终止值，保持和渐变时间根据实际生产工况进行调整。

进一步，所述步骤S1具体包括：烟草回潮过程处于稳态生产阶段时，出口水分设定值u_2sp的变化通过反馈作用体现在实际加水流量q_{_prod}上，取消u_2sp的变化对前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}的影响，同时衰减来料水分u₁的变化对q_{1_prod}的影响，所述前馈衰减系数k₄大于等于0、小于等于1。

进一步，所述步骤S2还包括：通过工艺配方数据库，读取该牌号物料在烟草回潮过程中涉及的固定工艺配方参数，包括蒸汽注入量、热风风量、热风温度、排潮风量及带有加料功能的回潮设备涉及的加料比例。

进一步，所述步骤S4具体包括：料头变异系数k₃渐变到1.0后，烟草回潮过程由料头阶段进入过渡过程阶段，物料到达出口并维持时间t1后，启动反馈调节偏移量q₂；优选地，在时间t1内，出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差小于0.35％或实际出口水分u₂变化率小于0.03％/s，提前启动反馈调节偏移量q₂。

进一步，所述步骤S4具体包括：在时间t2内，出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_tran}的变化率小于0.5KG/s，过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间；时间t2后，烟草回潮过程由过渡过程阶段进入稳态生产阶段。

进一步，在烟草回潮过程中，通过入口水分仪测定当前来料水分u₁，出口水分仪测定回潮后实际出口水分u₂，电子皮带秤测定实际物料流量w_{1_pv}。

进一步，所述步骤S5具体包括：筛选稳态生产阶段的检测数据，选取满足出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_pr}od的变化率小于0.5KG/s条件下的实际出口水分u₂和实际加水流量q_{_prod}，以及对应的来料水分u₁和实际物料流量w_{1_pv}，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}。

进一步，所述步骤S5还包括：每间隔1秒，求取反推得到的标准加水量q_{1_0_r}的平均值；优选地，标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}的采样数量至少大于2000个。

进一步，所述步骤S5还包括：生产批次结束后，将当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与历史值进行变权值处理，新数据占比20％，历史数据占比80％，迭代后得到新的标准加水流量q_{1_0}，并将其写入建模参数数据库，下一批次生产该品牌物料利用更新的历史数据建模控制烟草回潮过程。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明基于历史生产数据,恒定影响烟草回潮出口水分的次要因素，找到影响烟草回潮出口水分的主要因素与加水流量之间的模型关系。基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，让控制系统根据当前生产工况智能地找到最佳的加水流量，实现在无人干预的情况下，自适应物料品牌、物料流量、来料水分以及出口水分设定值的变化，缩短从过渡过程阶段到稳态生产阶段的时间，减少对反馈调节的依赖。此外，通过统计当前批次有效生产数据，反推标准加水量，将上一批次物料在线建模结果与同品牌历史值进行变权值迭代运算，实现模型在线自学习，以适应季节和环境温湿度的逐渐变化。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的系统示意图；

图2是本发明烟草回潮工艺流程示意图。

图中：1-入口水分仪；2-电子皮带秤；3-入料振槽；4-回潮设备：5-出料振槽；6-出口水分仪。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

现结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的系统示意图，图2为本发明烟草回潮工艺流程示意图。如图1和图2所示，本发明的实施例中提供了一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，步骤包括：

基于历史生产数据，在控制器内配置前馈计算烟草回潮加水流量q₁采用以下公式1：

在公式1中：

q₁:为前馈计算得到的烟草回潮加水流量，单位：Kg/h；

w_{1_pv}:为来料的实际物料流量，单位：Kg/h；

w_{1_sp}:为来料的目标物料流量，单位：Kg/h；

q_{1_0}:为标准加水流量，单位：Kg/h；

u_{1_0}:为标准来料水分，单位：％；

u_{2sp_0}:为标准出口水分设定值，单位：％；

k₁:为来料水分每偏移1.0％、加水量修正值，单位：Kg/h/1.0％；

k₂:为出口水分目标值每偏移1.0％、加水量修正值，单位：Kg/h/1.0％；

烟草回潮过程分为料头阶段、过渡过程和稳态生产三个阶段：

在公式1的基础上，料头阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_head}采用以下公式2：

q_{_head}＝q_{1_head}＝q₁×k₃

在公式2中：

q_{_head}：为料头阶段烟草回潮实际加水流量，单位：Kg/h；

q_{1_head}：为料头阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，单位：Kg/h；

k₃：为料头变异系数；

在公式1的基础上，过渡过程阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_tran}采用以下公式3：

q_{_tran}＝q_{1_tran}+q₂＝q₁+q₂

在公式3中：

q_{_tran}：为过渡过程阶段烟草回潮实际加水流量，单位：Kg/h；

q_{1_tran}：为过渡过程阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，单位：Kg/h；

q₂：为根据出口水分设定值u_2sp和实际出口水分u₂的偏差进行PID闭环反馈运算得到反馈调节偏移量，单位：Kg/h；

在公式1的基础上，稳态生产阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_prod}采用以下公式4：

在公式4中：

q_{_prod}：为稳态生产阶段烟草回潮实际加水流量，单位：Kg/h；

q_{1_prod}：为稳态生产阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，单位：Kg/h；

q_{1_break}：为过渡过程阶段中实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的前馈加水流量，单位：Kg/h；

u_{1_break}：为过渡过程阶段中实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的来料水分，单位：％；

k₄：为前馈衰减系数；

在公式1基础上，反推当前批次的标准加水流量q_{1_0_r}采用以下公式5：

在公式5中：

q_{1_0_r}：为当前批次生产数据反推得到的标准加水流量，单位：Kg/h；

S2，生产批次开始，从建模参数数据库中，读入某牌号物料的标准加水流量q_{1_0}、目标物料流量w_{1_sp}、来料标准水分u_{1_0}、标准出口水分设定值u_{2sp_0}、来料水分偏移系数k₁、出口水分偏移系数k₂；

上述的步骤S2还包括，通过工艺配方数据库，读取该牌号物料在烟草回潮过程中涉及的固定工艺配方参数，包括蒸汽注入量、热风风量、热风温度、排潮风量及带有加料功能的回潮设备涉及的加料比例，对于固定的某一品牌来说，这些因素都是固定不变的，是影响烟草回潮出口水分的可控制因素，因此在建模时，忽略上述因素对出口水分的影响；以物料吸水特性、来料水分、物料流量、目标出口水分做为影响出口水分的主要因素，对加水流量进行建模控制。

S3，在控制器内输入当前批次出口水分设定值u_2sp，根据出口水分设定值u_2sp、当前来料水分u₁及实际物料流量w_{1_pv}，采用公式2至公式4控制烟草回潮实际加水流量；

S4，判断烟草回潮过程是否处于料头阶段，若为料头阶段采用公式2控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_head}，并以q_{1_head}作为实际加水流量q_{_head}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于过渡过程阶段，若为过渡过程阶段采用公式3控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_tran}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_tran}+q₂作为实际加水流量q_{_tran}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于稳态生产阶段，若为稳态生产阶段采用公式4控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_prod}+q₂作为实际加水流量q_{_prod}对烟草回潮过程进行控制；

S5，选取稳态生产阶段来料水分u₁、实际出口水分u₂、实际物料流量w_{1_pv}和实际加水流量q_{_prod}的检测数据，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}，并求取标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}；

在生产过程中，回潮前的物料通过入口水分仪1测定当前来料水分u₁，同时通过电子皮带秤2测定实际物料流量w_{1_pv}，然后经入料振槽3进入回潮设备4，进行回潮处理，时间t3后，当前来料水分u₁的物料回潮过后经出料振槽5输出，同时通过出口水分仪6测定实际出口水分u₂，由于入口水分仪1和电子皮带秤2位于回潮设备4之前，而加水喷嘴(图中未示出)的控制点位于进入回潮设备4的筒内1/3处，因此来料水分u₁和来料流量w_{1_pv}的检测数据需要通过存储缓存，进行延时处理，以达到控制点物料与前馈检测点物料相呼应的目的。

生产批次结束后，当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与该牌号物料标准加水流量历史值q_{1_0}进行变权值处理，迭代得到该牌号物料新的标准加水流量q_{1_0}。

本发明实施例中，基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量，其目的一是按照物料吸水特性、来料水分、物料流量、目标出口水分与加水流量之间的关系，让控制系统根据当前生产工况智能地找到最佳的加水流量，减少对反馈调节的依赖；目的二是根据烟草回潮过程不同阶段的特性，通过不同计算公式控制料头阶段、过渡阶段和稳态生产阶段烟草回潮加水流量；目的三是新求得的建模系数与历史建模系数进行变权值迭代，实现模型的滚动自学习，以适应季节和环境温湿度的逐渐变化。

实施例一

一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其烟草回潮过程处于料头阶段时，料头阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_head}采用以下公式2：

q_{_head}＝q_{1_head}＝q₁×k₃

上式中q_{_head}为料头阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_head}为料头阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，k₃为料头变异系数。

在本实施例中，料头变异系数k₃的初始值为k_{3_ini}，k_{3_ini}一般取值范围为0.8～1.2，k₃的终止值为1.0。k₃的变化规律为先保持初始值、再渐变、最后再保持终止值，因为不同的回潮设备性能不尽相同，所以k_{3_ini}的取值及保持时间和k₃渐变时间根据实际工况进行调整。

具体地，回潮设备4以热风润叶筒为例，热风润叶筒对烟草物料进行回潮前需要通过热风对筒内空间进行预热，但是热风温度一般110℃左右，将筒壁的表面加热到一个较高的温度，导致筒壁具有一定的干燥作用，而投入烟草物料开始正式生产后，筒壁温度随着烟草物料的进入而降低，最后稳定在55℃～65℃左右。

更具体地，基于历史生产数据，通过公式1前馈计算得到烟草回潮加水流量q₁，而烟草回潮过程处于料头阶段时，热风润叶筒筒壁具有一定的干燥作用，因此，料头阶段烟草回潮加水流量q_{1_head}的初始值应该比前馈计算得到的烟草回潮加水流量q₁略微提高一些，通过料头变异系数k₃进行调节，k_{3_ini}一般为1.2，先保持一段时间，随着烟草物料的不断进入，热风润叶筒的筒壁温度逐渐下降直至维持在55℃～65℃左右，在此过程中，k₃由k_{3_ini}开始逐渐衰减，最后到达1.0，即料头阶段烟草回潮加水流量q_{1_head}的终止值等于前馈计算得到的烟草回潮加水流量q₁，料头变异系数k₃保持初始值的时间和渐变的时间，根据回潮设备和现场工况的差异进行调整。

实施例二

本实施例为在实施例一的基础上，其烟草回潮过程处于过渡过程阶段时，过渡过程阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_tran}采用以下公式3：

q_{_tran}＝q_{1_tran}+q₂＝q₁+q₂

上式中q_{_tran}为过渡过程阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_tran}为过渡过程阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量。

在本实施例中，根据出口水分设定值u_2sp和实际出口水分u₂的偏差进行PID闭环反馈运算，得到反馈调节偏移量q₂，以q_{1_tran}+q₂作为实际加水流量q_{_tran}对烟草回潮过程进行控制。

在本实施例中，料头变异系数k₃渐变到1.0后，烟草回潮过程由料头阶段进入过渡过程阶段，回潮后的物料经出料振槽5输出，出口水分仪6能够检测到实际出口水分u₂并维持时间t1后，启动反馈调节偏移量q₂。

具体地，根据某一牌号物料的历史生产数据，总结出在某一生产工况下的标准加水流量q_{1_0}，从而建立起同一牌号物料的当前来料水分u₁、实际来料流量w_{1_pv}、出口水分设定值u_2SP与烟草回潮加水流量的建模计算公式。建模公式中的模型系数与物料相关，即物料不同，其模型系数也不同，这样就充分的考虑了物料吸水特性的不同，因实际生产工况的差异，引入出口水分的反馈调节，产生反馈调节偏移量q₂，进一步消除建模误差。

实施例三

本实施例为在实施例二的基础上，在时间t1内，回潮后的物料经出料振槽5输出，通过出口水分仪6能够检测到实际出口水分u₂，实际出口水分u₂接近出口水分设定值u_2sp且出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差小于0.35％，说明因实际生产工况的差异，前馈计算得到的烟草回潮加水流量q_{1_tran}偏高，需要提前启动反馈调节偏移量q₂，消除建模误差。

实施例四

本实施例为在实施例二的基础上，在时间t1内，回潮后的物料经出料振槽5输出，通过出口水分仪6能够检测到实际出口水分u₂，但是实际出口水分u₂上升缓慢且变化率小于0.03％/s，说明因实际生产工况的差异，前馈计算得到的烟草回潮加水流量q_{1_tran}偏低，需要提前启动反馈调节偏移量q₂，消除建模误差。

实施例五

比以上实施例更进一步地是，其烟草回潮过程处于稳态生产阶段时，稳态生产阶段烟草回潮实际加水流量q_{_prod}采用以下公式：

上式中q_{_prod}为稳态生产阶段烟草回潮实际加水流量；q_{1_prod}为稳态生产阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量；q_{1_break}为过渡过程阶段中实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的前馈加水流量；u_{1_break}为过渡过程阶段中实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的来料水分；k₄为前馈衰减系数。

在本实施例中，根据出口水分设定值u_2sp和实际出口水分u₂的偏差进行PID闭环反馈运算，得到反馈调节偏移量q₂，以q_{1_prod}+q₂作为实际加水流量q_{_prod}对烟草回潮过程进行控制。

在本实施例中，出口水分设定值u_2sp的变化通过反馈作用体现在实际加水流量q_{_prod}上，取消u_2sp的变化对前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}的影响，同时衰减来料水分u₁的变化对q_{1_prod}的影响，所述前馈衰减系数k₄大于等于0、小于等于1。

具体地，在时间t2内，持续满足出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_tran}的变化率小于0.5KG/s的前提下，过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间，时间t2后，烟草回潮过程由过渡过程阶段进入稳态生产阶段。

实施例六

比以上实施例更进一步地是，反推当前批次的标准加水流量q_{1_0_r}采用以下公式5：

上式中q_{1_0_r}为根据当前批次生产数据反推得到的标准加水流量；

在本实例中，选取稳态生产阶段来料水分u₁、实际出口水分u₂、实际物料流量w_{1_pv}和实际加水流量q_{_prod}的检测数据，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}，并求取标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}；

生产批次结束后，当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与该牌号物料标准加水流量历史值q_{1_0}进行变权值处理，迭代得到该牌号物料新的标准加水流量q_{1_0}。

具体地，筛选稳态生产阶段的检测数据，选取满足出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_prod}的变化率小于0.5KG/s条件下的实际出口水分u₂和实际加水流量q_{_prod}，以及对应的来料水分u₁和实际物料流量w_{1_pv}，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}；如遇断料、堵料等异常情况，导致实际物料流量w_{1_pv}瞬间为零，则程序自动跳过本次计算。

每间隔1秒，求取反推得到的标准加水量q_{1_0_r}的平均值，优选地，标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}的采样数量至少大于2000个，在线建模结果才有效。

更具体地，生产批次结束后，将该批次的标准加水流量q_{1_0_r_avg}与历史值进行变权值处理，历史数据占比80％,新数据占比20％，迭代后得到新的标准加水流量q_{1_0}，下一次生产该品牌物料利用迭代后的数据替代原来的历史数据建模控制烟草回潮过程，实现模型的滚动自学习，以适应季节和环境温湿度的逐渐变化。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，步骤包括：

S1，基于历史生产数据，在控制器内配置前馈计算烟草回潮加水流量q₁采用以下公式1：

上式中q₁为前馈计算得到的烟草回潮加水流量，w_{1_pv}为实际物料流量，w_{1_sp}为目标物料流量，q_{1_0}为标准加水流量，u₁为当前来料水分，u_{1_0}为标准来料水分，u_2sp为当前批次出口水分设定值，u_{2sp_0}为标准出口水分设定值，k₁为来料水分偏移系数，k₂为出口水分偏移系数；

烟草回潮过程分为料头阶段、过渡过程和稳态生产三个阶段：

在公式1的基础上，料头阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_head}采用以下公式2：

q_{_head}＝q_{1_head}＝q₁×k₃

上式中q_{_head}为料头阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_head}为料头阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，k₃为料头变异系数；

在公式1的基础上，过渡过程阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_tran}采用以下公式3：

q_{_tran}＝q_{1_tran}+q₂＝q₁+q₂

上式中q_{_tran}为过渡过程阶段烟草回潮实际加水流量，q_{1_tran}为过渡过程阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量，q₂为反馈调节偏移量；

在公式1的基础上，稳态生产阶段控制烟草回潮实际加水流量q_{_prod}采用以下公式4：

上式中q_{_prod}为稳态生产阶段烟草回潮实际加水流量；q_{1_prod}为稳态生产阶段前馈计算得到的烟草回潮加水流量；q_{1_break}为过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的前馈加水流量；u_{1_break}为过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间，转换到稳态生产阶段前的来料水分；k₄为前馈衰减系数；

在公式1基础上，反推当前批次的标准加水流量q_{1_0_r}采用以下公式5：

上式中q_{1_0_r}为根据当前批次生产数据反推得到的标准加水流量；

S2，生产批次开始，从建模参数数据库中，读入某牌号物料的标准加水流量q_{1_0}、目标物料流量w_{1_sp}、来料标准水分u_{1_0}、标准出口水分设定值u_{2sp_0}、来料水分偏移系数k₁、出口水分偏移系数k₂；

S3，在控制器内输入当前批次出口水分设定值u_2sp，根据出口水分设定值u_2sp、当前来料水分u₁及实际物料流量w_{1_pv}，采用公式2至公式4控制烟草回潮实际加水流量；

S4，判断烟草回潮过程是否处于料头阶段，若为料头阶段采用公式2控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_head}，并以q_{1_head}作为实际加水流量q_{_head}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于过渡过程阶段，若为过渡过程阶段采用公式3控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_tran}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_tran}+q₂作为实际加水流量q_{_tran}对烟草回潮过程进行控制；

判断烟草回潮过程是否处于稳态生产阶段，若为稳态生产阶段采用公式4控制前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}，根据出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差PID闭环运算，得到反馈调节偏移量q₂，并以q_{1_prod}+q₂作为实际加水流量q_{_prod}对烟草回潮过程进行控制；

S5，选取稳态生产阶段来料水分u₁、实际出口水分u₂、实际物料流量w_{1_pv}和实际加水流量q_{_prod}的检测数据，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}，并求取标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}；

生产批次结束后，当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与该牌号物料标准加水流量历史值q_{1_0}进行变权值处理，迭代得到该牌号物料新的标准加水流量q_{1_0}。

2.根据权利要求1所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：烟草回潮过程处于料头阶段，料头变异系数k₃初始值为k_{3_ini}，终止值为1.0，变化规律为先保持初始值、再渐变、最后再保持终止值，保持和渐变时间根据实际生产工况进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：烟草回潮过程处于稳态生产阶段时，出口水分设定值u_2sp的变化通过反馈作用体现在实际加水流量q_{_prod}上，取消u_2sp的变化对前馈计算烟草回潮加水流量q_{1_prod}的影响，同时衰减来料水分u₁的变化对q_{1_prod}的影响，所述前馈衰减系数k₄大于等于0、小于等于1。

4.根据权利要求3所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：通过工艺配方数据库，读取该牌号物料在烟草回潮过程中涉及的固定工艺配方参数，包括蒸汽注入量、热风风量、热风温度、排潮风量及带有加料功能的回潮设备涉及的加料比例。

5.根据权利要求3所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：料头变异系数k₃渐变到1.0后，烟草回潮过程由料头阶段进入过渡过程阶段，物料到达出口并维持时间t1后，启动反馈调节偏移量q₂；

优选地，在时间t1内，出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差小于0.35％或实际出口水分u₂变化率小于0.03％/s，提前启动反馈调节偏移量q₂。

6.根据权利要求5所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：在时间t2内，出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_tran}的变化率小于0.5KG/s，过渡过程阶段实际出口水分u₂进入稳态区间；

时间t2后，烟草回潮过程由过渡过程阶段进入稳态生产阶段。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，在烟草回潮过程中，通过入口水分仪测定当前来料水分u₁，出口水分仪测定回潮后实际出口水分u₂，电子皮带秤测定实际物料流量w_{1_pv}。

8.根据权利要求1至6任一所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：筛选稳态生产阶段的检测数据，选取满足出口水分设定值u_2sp与实际出口水分u₂的偏差绝对值小于或等于0.25％且实际加水流量q_{_prod}的变化率小于0.5KG/s条件下的实际出口水分u₂和实际加水流量q_{_prod}，以及对应的来料水分u₁和实际物料流量w_{1_pv}，采用公式5实时在线反推标准加水流量q_{1_0_r}。

9.根据权利要求8的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：每间隔1秒，求取反推得到的标准加水量q_{1_0_r}的平均值；

优选地，标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}的采样数量至少大于2000个。

10.根据权利要求9所述的一种基于历史生产数据建模控制烟草回潮加水流量的方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：生产批次结束后，将当前批次的标准加水流量平均值q_{1_0_r_avg}与历史值进行变权值处理，新数据占比20％，历史数据占比80％，迭代后得到新的标准加水流量q_{1_0}，并将其写入建模参数数据库，下一批次生产该品牌物料利用更新的历史数据建模控制烟草回潮过程。

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