CN113515045A - 一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，包括如下步骤：一、先判断“该批次信息是否有历史数据且批次数大于8”，二、执行“计算上一批次历史数据”，将上一批次生产时所有有效的出口物料水分值、加水比例值按时间顺序进行排列，作为数组A、B；再根据烟包个数将数组A、B划分成N个子数组，最后，计算出各子数组平均值组成数组C、D；三、再执行“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”；本发明不断选取最新生产数据，不断汲取水分控制调整经验，不断动态优化预判机制，达到精确匹配、动态调整的功能。
Description
技术领域
本发明涉及烟草松散润叶机出口物料的水分控制技术，具体涉及一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法。
背景技术
制丝松散润叶机是烟草制丝工艺中对切片后烟片进行松散、回潮的设备，松散润叶工序对烟片进行增温增湿，将烟片充分松散，提高烟片的耐加工性，以利于下道工序的加工。行业内常见的HAUNI生产TBL型松散润叶采用固定加水比例(配方参数)进行加水控制。
HAUNI出厂可选的附加功能，或者现有改进功能是：出口水分实时采集值后与设定出口水分值分别作为后反馈PID的PV值和SP值进行PID计算，将得到的CV值串联到设定的加水比例值上，作为修正。这种后馈水分修正的方式在一定程度上解决了出口水分波动的问题，但是如果松散润叶机入口的烟片含水率波动较大，则这种后馈控制方法的调节过于滞后、甚至会导致波动更加频繁。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，该方法能实现精确匹配、动态调整的加水控制预判功能。
为了实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，包括如下步骤：
首先，判断松散润叶机是否准备生产，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足生产条件；其次，判断历史数据是否准备好，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足有历史数据可查询的条件；
接着，进入控制方法的主体部分：
一、先判断“该批次信息是否有历史数据且批次数大于8”，如否则每个烟包均按照固定加水比例进行加水控制，如是则继续往下执行；
二、执行“计算上一批次历史数据”，将上一批次生产时所有有效的出口物料水分值、加水比例值按时间顺序进行排列，作为数组A[a1,a2,a3...ax1]、B[b1,b2,b3...bx2]；x1为有效的出口物料水分值个数，x2为有效的加水比例值个数；再根据烟包个数N进行分组，数组A、B划分成N个子数组，最后，计算出各子数组平均值组成数组C[c1,c2,c3...cN]D[d1,d2,d3...dN],并将数组C、数组D存入数据库；
三、再执行“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”；
首先，在历史数据库中查询出最近8个相同批次号、相同烟包加工次序的数组C和数组D；离生产时时间最长的数组记为数组C1和D1，离生产时时间最短的数组记为数组C8和D8；接着，计算出最早批次加水比例经验值数组：
第一个批次第一个烟包加水比例经验值e11＝(d1-加水比例配方参数)-(c1-出口水分标准值)×k)
第一个批次第二个烟包加水比例经验值e12＝(d2-加水比例配方参数)-(c2-出口水分标准值)×k)
第一个批次第N个烟包加水比例经验值e1N＝(dN-加水比例配方参数)-(cN-出口水分标准值)×k)
第一批次每个烟包加水比例经验值记为E1(e11.e12,e13...e1N)；计算出中间批次加水比例经验值数组，最迟批次加水比例经验值数组，方法同上，第八批次每个烟包加水比例经验值记为E8(e81.e82,e83...e8N)；其中，k值为水分与烟叶重量比值，取值范围为0.5～1；
接着，对8个批次数据进行权重分配，第1～8批次权重分配值为0.1、0.2、0.3...0.8；然后根据权重值计算出基于历史数据的加水比例预判修正值：
计算出基于历史数据的加水比例预判修正值后，进入生产，第X个烟包进入松散润叶机则将计算出的对应烟包的比例预判修正值赋值给松散润叶机配方参数中的加水比例值，以保证计算出的预判加水比例值顺利进行水分控制；
第X个烟包的预判加水比例值计算公式如下：
第X个烟包加水比例设置值FX＝
第X个烟包加水比例预判修正值fX+加水比例配方参数f
当最后一个烟包，即第N个烟包进入松散润叶机后，预判加水比例值为：
第N个烟包加水比例设置值FN＝
第N个烟包加水比例预判修正值fN+加水比例配方参数f
最后，当设备进入尾料输出后，控制方法结束，等待新的批次。
作为优选方案，所述数组C、D的计算方式如下：
根据烟包个数N进行分组，数组A、B划分成N个子数组，x1整除N得y1,x2整除N得y2；数组A拆成A1[a11,a12,a13...a1y1]、A2[a21,a22,a23...a2y1]、A3[a31,a32,a33...a3y1]...AN[aN1,aN2,aN3...aNy1]；数组B拆成B1[b11,b12,b13...b1y1]、B2[b21,b22,b23...b2y2]、B3[b31,b32,b33...b3y2]...BN[bN1,bN2,bN3...bNy2]；
最后，计算出各子数组平均值：
组成数组C[c1,c2,c3...cN]、D[d1,d2,d3...dN]，并将数组C、数组D存入数据库。
作为优选方案，其中数组A、B中的x1、x2整除N，余数为多余采集点数，数组拆分时，多余采集点数对应的最后几个点将直接舍弃。
作为优选方案，所述烟包的预判加水比例值计算公式中还包括其他修正值fα，fα作为模型给其他后馈控制、前馈控制以及其他控制方式的预留接口。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的水分控制预判算法基于历史产生数据，通过历史记录数据计算出预判加水比例值，解决上述的后馈控制调节过于滞后、波动大、精度低的问题。构建的水分控制预判算法不断选取最新生产数据，不断汲取水分控制调整经验，不断动态优化预判机制，达到精确匹配、动态调整的功能。构建的水分控制预判算法附带权重比例，以最近批次为高权重配比，充分重视设备渐变过程和烟包特性变化，以最近批次作为主要参考依据进行加水预判。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明中整体流程示意图；
图2为本发明中“计算上一批次历史数据”的流程示意图；
图3为本发明中“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”的流程示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制模型及其构建方法，主体部分主要包括三个部分，分别为“该批次信息是否有历史数据且批次数大于8”的逻辑判断、“计算出上一批次历史数据”以及“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”。
作为一种保护的水分控制模型及其构建方法，对于多数制丝松散润叶机来说，根据前8个批次进行数据计算和预判是足以满足需求的，且预判数据是准确匹配设备和烟包特性的。因此，批次数“8”作为本发明模型的判断依据和具体实施方式的实例，在其他特殊环境中，批次数“8”可根据实际情况相应地做出修改。
一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制模型及其构建方法，其控制逻辑和流程如图1所示，文字表述如下：
首先，判断松散润叶机是否准备生产，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足生产条件。
其次，判断历史数据是否准备好，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足有历史数据可查询的条件。
接着，进入控制模型及其构建方法主体部分，先判断“该批次信息是否有历史数据且批次数大于8”，如否则表明累积的数据还不足8个批次，不满足根据历史数据做出预判的条件，每个烟包均按照固定加水比例(配方参数)进行加水控制，方法同原有设备功能的恒流量加水。如是则继续往下执行。
控制模型及其构建方法主体部分第二部分为“计算出上一批次历史数据”，其控制流程如图2所示，先将上一批次生产时所有有效的出口物料水分值、加水比例值按时间顺序进行排列，作为数组A[a1,a2,a3...ax1]、B[b1,b2,b3...bx2]。x1为有效的出口物料水分值个数，x2为有效的加水比例值个数。再根据烟包个数N进行分组，数组A、B划分成N个子数组。x1整除N得y1,x2整除N得y2。数组A拆成A1[a11,a12,a13...a1y1]、A2[a21,a22,a23...a2y1]、A3[a31,a32,a33...a3y1]...AN[aN1,aN2,aN3...aNy1]。数组B拆成B1[b11,b12,b13...b1y2]、B2[b21,b22,b23...b2y2]、B3[b31,b32,b33...b3y2]...BN[bN1,bN2,bN3...bNy2]。作为扩充条件是：x1、x2整除N，余数为多余采集点数，数组拆分时，多余采集点数对应的最后几个点将直接舍弃，批次末尾的值往往不准。而舍弃点数往往不会很多，因为N取值为烟包个数，多数工厂分组加工批次中烟包个数多为20个，所以多数企业中N取值为20，而x1、x2整除N的余数小于20，整个批次数据样本量是很大的，末尾舍弃小于20个点数，对批次数据的完整性影响不大。最后，计算出各子数组平均值：
组成数组C[c1,c2,c3...cN]D[d1,d2,d3...dN],并将数组C、数组D存入数据库。
控制模型及其构建方法主体部分第三部分为“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”。其控制流程如图3所示。首先，在历史数据库中查询出最近8个相同批次号、相同烟包加工次序的数组C和数组D。离生产时时间最长的数组记为数组C1和D1，离生产时时间最短的数组记为数组C8和D8。接着，计算出最早批次加水比例经验值数组(根据数组C1和D1计算出)：
第一个批次第一个烟包加水比例经验值e11＝(d1-加水比例配方参数)-(c1-出口水分标准值)×k)
第一个批次第二个烟包加水比例经验值e12＝(d2-加水比例配方参数)-(c2-出口水分标准值)×k)
第一个批次第N个烟包加水比例经验值e1N＝(dN-加水比例配方参数)-(cN-出口水分标准值)×k)第一批次每个烟包加水比例经验值记为E1(e11.e12,e13...e1N)。
其中，k值为水分与烟叶重量比值，模型中取值范围为0.5～1。杭州卷烟厂调试过程中，k值设定为0.786。
然后，计算出中间批次加水比例经验值数组，方法同上。
随后，计算出计算出最迟批次加水比例经验值数组(根据数组C8和D8计算出)：
第八个批次第一个烟包加水比例经验值e81＝(d1-加水比例配方参数)-(c1-出口水分标准值)×k)
第八个批次第二个烟包加水比例经验值e82＝(d2-加水比例配方参数)-(c2-出口水分标准值)×k)
第八个批次第N个烟包加水比例经验值e8N＝(dN-加水比例配方参数)-(cN-出口水分标准值)×k)第八批次每个烟包加水比例经验值记为E8(e81.e82,e83...e8N)。
k值含义和取值同上。
接着，对8个批次数据进行权重分配，越近的批次分配权重越高，影响最大。第1～8批次权重分配值为0.1、0.2、0.3...0.8。
最后，根据权重值计算出基于历史数据的预判加水比例值：
计算出基于历史数据的预判加水比例值后，进入生产，第X个烟包进入松散润叶机则将计算出的对应烟包的预判加水比例值赋值给松散润叶机配方参数中的加水比例值，以保证计算出的预判加水比例值顺利进行水分控制。第X个烟包的预判加水比例值计算公式如下：
第X个烟包加水比例设置值FX＝
第X个烟包加水比例预判修正值fX+加水比例配方参数f+其它修正值fα
当最后一个烟包，即第N个烟包进入松散润叶机后，预判加水比例值为：
第N个烟包加水比例设置值FN＝
第N个烟包加水比例预判修正值fN+加水比例配方参数f+其它修正值fα
上述两个公式中，其他修正值fα作为模型给其他后馈控制、前馈控制以及其他控制方式的预留接口，其他更先进的、更新算法或修正方法可在本模型基础上再次叠加，起到更好的控制效果。
最后，当设备进入尾料输出后，控制模型结束，等待新的批次。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是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，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先，判断松散润叶机是否准备生产，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足生产条件；其次，判断历史数据是否准备好，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足有历史数据可查询的条件；
接着，进入控制方法的主体部分：
一、先判断“该批次信息是否有历史数据且批次数大于8”，如否则每个烟包均按照固定加水比例进行加水控制，如是则继续往下执行；
二、执行“计算上一批次历史数据”，将上一批次生产时所有有效的出口物料水分值、加水比例值按时间顺序进行排列，作为数组A[a1,a2,a3...ax1]、B[b1,b2,b3...bx2]；x1为有效的出口物料水分值个数，x2为有效的加水比例值个数；再根据烟包个数N进行分组，数组A、B划分成N个子数组，最后，计算出各子数组平均值组成数组C[c1,c2,c3...cN]D[d1,d2,d3...dN],并将数组C、数组D存入数据库；
三、再执行“根据前8批数据计算出基于历史数据的预判加水比例值”；
首先，在历史数据库中查询出最近8个相同批次号、相同烟包加工次序的数组C和数组D；离生产时时间最长的数组记为数组C1和D1，离生产时时间最短的数组记为数组C8和D8；接着，计算出最早批次加水比例经验值数组：
第一个批次第一个烟包加水比例经验值e11＝(d1-加水比例配方参数)-(c1-出口水分标准值)×k)
第一个批次第二个烟包加水比例经验值e12＝(d2-加水比例配方参数)-(c2-出口水分标准值)×k)
第一个批次第N个烟包加水比例经验值e1N＝(dN-加水比例配方参数)-(cN-出口水分标准值)×k)
第一批次每个烟包加水比例经验值记为E1(e11.e12,e13...e1N)；计算出中间批次加水比例经验值数组，最迟批次加水比例经验值数组，方法同上，第八批次每个烟包加水比例经验值记为E8(e81.e82,e83...e8N)；其中，k值为水分与烟叶重量比值，取值范围为0.5～1；
接着，对8个批次数据进行权重分配，第1～8批次权重分配值为0.1、0.2、0.3...0.8；然后根据权重值计算出基于历史数据的加水比例预判修正值：
第一个烟包加水比例预判修正值
…
第N个烟包加水比例预判修正值
计算出基于历史数据的加水比例预判修正值后，进入生产，第X个烟包进入松散润叶机则将计算出的对应烟包的比例预判修正值赋值给松散润叶机配方参数中的加水比例值，以保证计算出的预判加水比例值顺利进行水分控制；
第X个烟包的预判加水比例值计算公式如下：
第X个烟包加水比例设置值FX＝
第X个烟包加水比例预判修正值fX+加水比例配方参数f
当最后一个烟包，即第N个烟包进入松散润叶机后，预判加水比例值为：
第N个烟包加水比例设置值FN＝
第N个烟包加水比例预判修正值fN+加水比例配方参数f
最后，当设备进入尾料输出后，控制方法结束，等待新的批次。
2.根据权利要求1所述的一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，其特征在于，所述数组C、D的计算方式如下：
根据烟包个数N进行分组，数组A、B划分成N个子数组，x1整除N得y1,x2整除N得y2；数组A拆成A1[a11,a12,a13...a1y1]、A2[a21,a22,a23...a2y1]、A3[a31,a32,a33...a3y1]...AN[aN1,aN2,aN3...aNy1]；数组B拆成B1[b11,b12,b13...b1y2]、B2[b21,b22,b23...b2y2]、B3[b31,b32,b33...b3y2]...BN[bN1,bN2,bN3...bNy2]；
最后，计算出各子数组平均值：
…………
组成数组C[c1,c2,c3...cN]、D[d1,d2,d3...dN]，并将数组C、数组D存入数据库。
3.根据权利要求2所述的一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，其特征在于，其中数组A、B中的x1、x2整除N，余数为多余采集点数，数组拆分时，多余采集点数对应的最后几个点将直接舍弃。
4.根据权利要求1所述的一种基于历史数据预判的松散润叶出口水分控制方法，其特征在于，所述烟包的预判加水比例值计算公式中还包括其他修正值fα，fα作为模型给其他后馈控制、前馈控制以及其他控制方式的预留接口。
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