CN115016568A - 基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法 - Google Patents

基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，以恒定热风控制及复杂算法计算蒸汽流量的方式对出口物料温度进行控制，突破行业常规控制构思，高度模拟润叶筒内物料温度变化趋势，并将复杂的生产状态抽象化，以较少的计算资源拟生出高度近似的润叶机出口物料温度的热量修正策略。具体是通过精细化的温区划分精准模拟润叶筒内部物料温度缓慢变化的趋势，提升了采样数据对于面积累加控制的适用性，使之与在既定温区区域面积累加值的数学特性相吻合，实现了蒸汽流量步进式的精确修正，即保证了稳定变化效果，又保证了及时变化效果，综合确保了与直喷蒸汽流量相关的第二PID设定值修正后的出口物料温度的鲁棒性、稳定性。

Description

基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法
技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法。
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。
行业内常见的制丝松散润叶机采用蒸汽管路加热筒内循环热风的方式对烟片进行加热。与此同时，在某些生产阶段为了保证热源的充足，还会加入直喷蒸汽以满足瞬间升温的目的。其中，循环热风加热控制回路以简单的单闭环负反馈PID进行控制，以薄膜阀开度控制进入蒸汽多少，进而控制循环热风被加热量的多少，最终达到控制出口物料温度的目的；直喷蒸汽以蒸汽设定流量进行PID控制，以薄膜阀开度控制直喷蒸汽多少，进而保证出口物料温度稳定。两种经典单闭环负反馈PID存在控制滞后、控制精度差、容易出现震荡频繁等问题，一直是限制产品质量不断提升的瓶颈性问题。同时，由于两个PID同时影响出口物料温度，因此本发明认为如何稳定其中一路热源，而精确控制另外一路热源才是达到出口物料温度稳定的关键。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，以恒定热风温度的方式进行一路热源的控制，并通过分温区加权滑块面积累加的复杂算法实现蒸汽流量的实时控制，最终达到稳定出口物料温度的目的。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其中包括：
在松散润叶机运行后，以第一PID设定值恒定控制热风温度，并以第二PID设定值控制直喷蒸汽流量；
持续采集松散润叶机的当前出口物料温度值；
将预设扫描周期内采集到的所述当前出口物料温度值与预设的分温区面积累加策略相结合，按所述扫描周期动态调整所述第二PID设定值；其中，所述分温区面积累加策略包括：基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区；判断本轮采集的所述当前出口物料温度值所处的温度范围区域，根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加，基于面积累加结果更新所述第二PID设定值；
基于周期性更新的所述第二PID设定值调控直喷蒸汽流量。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区包括：
以出口物料设定温度为基准，分别加上N个设定的温度分区值得到N条高于所述基准且由低至高的上分界线，其中，第一条上分界线由所述出口物料设定温度+1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条上分界线由所述出口物料设定温度+N个所述温度分区值表征；利用各所述上分界线形成N个上温度分区，其中，第一上温度分区是指第一条上分界线与第N条上分界线之间区域，以此类推，所述第N上温度分区是指第N-1条上分界线与第N条上分界线之间区域；
以出口物料设定温度为基准，分别减去N个所述温度分区值得到N条低于所述基准且由高至低的下分界线，其中，第一条下分界线由所述出口物料设定温度-1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条下分界线由所述出口物料设定温度-N个所述温度分区值表征；利用各所述下分界线形成N个下温度分区，其中，第一下温度分区是指第一条下分界线与第N条下分界线之间区域，以此类推，所述第N下温度分区是指第N-1条下分界线与第N条下分界线之间区域。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加包括除位于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围之外：
当所述当前出口物料温度值处于第m条上分界线与第m-1条上分界线之间时，分别逐个将第一上温度分区直至第m-1上温度分区的m-1个上温度分区面积进行累加；
当所述当前出口物料温度值处于第m条下分界线与第m-1条下分界线之间时，分别逐个将第一下温度分区直至第m-1下温度分区的m-1个下温度分区面积进行累加；
其中，m≥2。
在其中至少一种可能的实现方式中，当所述当前出口物料温度值处于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围时，本轮扫描周期内保持所述第二PID设定值不变。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述临时累加包括：在本轮出口扫描周期内，将前一扫描周期相应温度分区的既定区域面积，加上所述当前出口物料温度值与所述当前出口物料温度值保持在当前温度分区的单位时间之积。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于面积累加结果更新所述第二PID设定值包括：
比对本轮扫描周期经过累加后的各温度分区的既定区域面积与预设面积阈值的关系；
若其中一个温度分区的比对结果为累加后区域面积大于预设面积阈值，则获取对应该温度分区的设定修正值；
将前一轮扫描周期的所述第二PID设定值减去所述设定修正值，得到本轮扫描周期更新后的所述第二PID设定值。
在其中至少一种可能的实现方式中，若多个温度分区的比对结果皆为累加后区域面积大于预设面积阈值，则选取其中预设权限最高的温度分区的设定修正值更新所述第二PID设定值。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述预设权限基于温度分区的面积确定，且其中面积最小的温度分区的权限最高。
在其中至少一种可能的实现方式中，将本轮扫描周期中所述当前出口物料温度进入一个温度分区后形成的既定区域面积，除以所述当前出口物料在本温度分区中持续时长所得到的平均高度值，减去所述基准，再与预设斜率系数相结合，得到所述设定修正值。
本发明的主要设计构思在于，以恒定热风控制及复杂算法计算蒸汽流量的方式对出口物料温度进行控制，突破行业常规控制构思，高度模拟润叶筒内物料温度变化趋势，并将复杂的生产状态抽象化，以较少的计算资源拟生出高度近似的润叶机(筒体)出口物料温度的热量修正策略。具体是通过精细化的温区划分精准模拟润叶筒内部物料温度缓慢变化的趋势，提升了采样数据对于面积累加控制的适用性，使之与在既定温区区域面积累加值的数学特性相吻合，实现了蒸汽流量步进式的精确修正，即保证了稳定变化效果，又保证了及时变化效果，综合确保了与直喷蒸汽流量相关的第二PID设定值修正后的出口物料温度的鲁棒性、稳定性。
以及，本发明以温度分区的形式制定不同的优先权限、并可通过不同的斜率对蒸汽流量进行修正，该构思高度区分了各温度区间对于直喷蒸汽流量设定值进行修正的迫切性和修正幅度；进一步地，发明还可将温度区域划分个数拓展到无穷大，扩大了模型适用性。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的分温区面积累加策略的辅助示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法的实施例，具体来说，如图1示意，包括：
步骤S1、在松散润叶机运行后，以第一PID设定值恒定控制热风温度，并以第二PID设定值控制直喷蒸汽流量；
步骤S2、持续采集松散润叶机的当前出口物料温度值(实施时可以对采集数据进行滤波平滑处理，图示中以当前出口温度值指代)；
步骤S3、将预设扫描周期内采集到的所述当前出口物料温度值与预设的分温区面积累加策略相结合，按所述扫描周期动态调整所述第二PID设定值；其中，所述分温区面积累加策略包括：基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区；判断本轮采集的所述当前出口物料温度值所处的温度范围区域，根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加，基于面积累加结果更新所述第二PID设定值；
步骤S4、基于周期性更新的所述第二PID设定值调控直喷蒸汽流量。
进一步地，所述基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区包括：
以出口物料设定温度为基准，分别加上N个设定的温度分区值得到N条高于所述基准且由低至高的上分界线，其中，第一条上分界线由所述出口物料设定温度+1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条上分界线由所述出口物料设定温度+N个所述温度分区值表征；利用各所述上分界线形成N个上温度分区，其中，第一上温度分区是指第一条上分界线与第N条上分界线之间区域，以此类推，所述第N上温度分区是指第N-1条上分界线与第N条上分界线之间区域；
以出口物料设定温度为基准，分别减去N个所述温度分区值得到N条低于所述基准且由高至低的下分界线，其中，第一条下分界线由所述出口物料设定温度-1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条下分界线由所述出口物料设定温度-N个所述温度分区值表征；利用各所述下分界线形成N个下温度分区，其中，第一下温度分区是指第一条下分界线与第N条下分界线之间区域，以此类推，所述第N下温度分区是指第N-1条下分界线与第N条下分界线之间区域。
进一步地，所述根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加包括除位于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围之外：
当所述当前出口物料温度值处于第m条上分界线与第m-1条上分界线之间时，分别逐个将第一上温度分区直至第m-1上温度分区的m-1个上温度分区面积进行累加；
当所述当前出口物料温度值处于第m条下分界线与第m-1条下分界线之间时，分别逐个将第一下温度分区直至第m-1下温度分区的m-1个下温度分区面积进行累加；
其中，m≥2。
进一步地，所述临时累加包括：在本轮出口扫描周期内，将前一周期相应温度分区的既定区域面积(由预设区域滑块确定，例如滑块面积可以为一个周期内持续监测的出口物料温度进入第X温度分区后时间积分累加得到的面积值；也即是，x轴为时间，y轴为温度，将出口温度曲线在xy两轴上滑动产生投影的面积进行累加)，加上所述当前出口物料温度值与所述当前出口物料温度值保持的单位时间之积，可以理解地，纵坐标为温度值，横坐标为时间，某一温度持续的时间会呈现一个矩形，温度值与时间相乘即可得到对应矩形的面积值。
基于前文，当所述当前出口物料温度值处于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围时，本轮扫描周期内保持当前的所述第二PID设定值不变。
进一步地，所述基于面积累加结果更新所述第二PID设定值包括：
比对本轮扫描周期经过累加后的各温度分区的既定区域面积与预设面积阈值的关系；
若其中一个温度分区的比对结果为累加后区域面积大于预设面积阈值，则获取对应该温度分区的设定修正值；
将前一轮扫描周期的所述第二PID设定值减去所述设定修正值，得到本轮扫描周期更新后的所述第二PID设定值。
基于此，若多个温度分区的比对结果皆为累加后区域面积大于预设面积阈值，则选取其中预设权限最高的温度分区的设定修正值更新所述第二PID设定值。这里所述预设权限可以是基于温度分区的面积确定，且其中面积最小的温度分区的权限最高。此实施例体现的即是加权构思，也即是当出现多个条件同时满足时，则根据预设权限从中择一进行对应修正。
关于所述设定修正值可以说明的是，将本扫描周期中所述当前出口物料温度进入一个温度分区后形成的既定区域面积除以所述当前出口物料在本温度分区中持续时长所得到的平均高度值与所述基准的差值，与预设斜率系数相结合，得到所述设定修正值。
在上述各个实施例基础上，下文具体展开示例说明，供实施参考。
首先，判断松散润叶机是否开始生产，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足生产条件。
接着，进入生产阶段模式，热风温度采用单闭环负反馈PID进行控制，而PID的设定值SP1定义为生产阶段热风温度设定值。整个生产过程以恒定热风温度的方式进行，锁定影响出口物料温度的其中一路热源。
然后，判断出口温度是否采集到值，若否则继续采用PID形式对直喷蒸汽进行控制，而PID的SP2值设置为生产阶段直喷蒸汽流量初始设定值。若出口温度采集到了数值，则采用分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法对直喷蒸汽流量进行控制。以恒定一路热源，控制一路热源的方式对出口物料温度进行控制。分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法具体算法在下面进行详细说明。
最后，当设备进入关闭阶段，则关闭控制热风蒸汽、直喷薄膜阀。
分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法适用于有复杂状况物料参与、出口有物料温度反馈的生产阶段，由于加工滞后性、各等级物料初始含水率、吸水率不同等各种复杂因素，使得简单的直喷蒸汽单闭环负反馈PID无法较好地进行控制。分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法先将出口物料温度进行区域划分，再将出口温度曲线在xy两轴上滑动产生投影的面积进行累加，赋予权限高低级别的方法实时对蒸汽流量大小进行修正。分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法具体方法如下：
分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法包括采样值滤波、温度分区规则、加权滑块的复杂算法。
分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法中的滤波算法和稳定分区规则如下：
采样值滤波主要目的是将算法中所要采集的值进行平滑滤波处理，防止系统误差和测量误差导致的算法波动。采样值滤波主要将出口物料温度实际值进行多点滤波处理，每隔0.1秒取点，取100个点，求所有点平均值，得到出口物料温度滤波值。
温度分区规则主要将出口物料温度所在区域划分，根据每个温度区域控制特性需求设置不同的控制规则。根据各烟草企业加工工艺要求不同，温度分区可以无限制分割成，以N值作为上下温度区域划分个数，温度分区规则共分成2N个区，其中N个上温度分区，N个下温度分区。温度分区定义如下：
当出口物料温度>(出口物料设定温度+上分区值1)，进入上温度分区1；
当出口物料温度>(出口物料设定温度+上分区值2)，进入上温度分区2；
当出口物料温度>(出口物料设定温度+上分区值3)，进入上温度分区3；
……
当出口物料温度>(出口物料设定温度+上分区值N)，进入上温度分区N；
当出口物料温度<(出口物料设定温度-下分区值1)，进入下温度分区1；
当出口物料温度<(出口物料设定温度-下分区值2)，进入下温度分区2；
当出口物料温度<(出口物料设定温度-下分区值3)，进入下温度分区3；
……
当出口物料温度<(出口物料设定温度-下分区值N)，进入下温度分区N。
其中，上分区值N>上分区值3>上分区值2>上分区值1>0,下分区值N>下分区值3>下分区值2>下分区值1>0。
因此基于上述关系推导出温度分区面积关系为：上温度分区1面积S1+>上温度分区2面积S2+>上温度分区3面积S3+>上温度分区N面积SN+；
下温度分区1面积S1->下温度分区2面积S2->下温度分区3面积S3->下温度分区N面积SN-。
因此基于上述关系推导出温度分区集合关系为：
Figure BDA0003703438120000091
Figure BDA0003703438120000092
分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法以出口物料温度滤波值与温度分区作为输入，每个程序扫描周期执行一次算法计算，将算法得出的SP2值作为直喷蒸汽单闭环负反馈PID的设定值，不断地对蒸汽流量进行控制，达到稳定控制出口物料温度的目的。
加权滑块的复杂算法变量的定义：
以单个温度分区为单位，第X个温度分区的变量定义为：
(1)温度分区X滑块面积AX +(-)，AX +代表上温度分区X滑块面积，AX -代表下温度分区X滑块面积。温度分区X滑块面积为出口物料温度进入第X号温度分区后积分累加面积值。
即
Figure BDA0003703438120000093
(2)温度分区X滑块面积阈值BX +(-)，BX +代表上温度分区X滑块面积阈值，BX -代表下温度分区X滑块面积阈值。温度分区X滑块面积阈值BX +(-)人为设定的参数。当温度分区X滑块面积AX +(-)大于人为设定的温度分区X滑块面积阈值BX +(-)时，满足程序设定，进行SP2值的修正。
(3)温度分区X修正值CX +(-)，CX +代表上温度分区X修正值，CX -代表下温度分区X修正值。当温度分区X滑块面积AX +(-)大于人为设定的温度分区X滑块面积阈值BX +(-)时，用定义的温度分区X修正值CX +(-)对PID的SP2值进行修正。其中温度分区X修正值CX +(-)为进入该区域后滑块面积除以横坐标时间长度后得到的平均高度值与出口物料设定温度的差值，再权以系数K，得出的数值对PID的SP2值进行修正。定义公式为
Figure BDA0003703438120000094
式中斜率KX +(-)为人为设定斜率参数，为调试经验所得，用于校正修正值的理论与实际偏差。
分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法如下：
①当(出口物料设定温度-下分区值1)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度+上分区值1)时，即当前出口物料温度值处于上温度分区1与下温度分区1之间的区域时，则设定直喷蒸汽流量不变，所有温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
上温度分区1滑块面积A1 +＝0，上温度分区2滑块面积A2 +＝0，上温度分区3滑块面积A3 +＝0……上温度分区N滑块面积AN +＝0，下温度分区1滑块面积A1 -＝0，下温度分2滑块面积A2 -＝0，下温度分区3滑块面积A3 -＝0……下温度分区N滑块面积AN -＝0。
SP2＝上个扫描周期SP2。
②当(出口物料设定温度+上分区值1)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度+上分区值2)时，即当前出口物料温度值处于(上温度分区1减去上温度分区2)之间的区域时，则上温度分区1滑块面积A1 +进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间，A2 +＝0，A3+＝0……AN+＝0，A1-＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。
上述赋值完成后，若上温度分区1滑块面积A1 +>上温度分区1滑块面积阈值B1 +，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区1修正值C1 +，赋值完成后同时再将上温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A1 -＝0。
③当(出口物料设定温度+上分区值2)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度+上分区值3)时，即当前出口物料温度值处于(上温度分区2减去上温度分区3)之间的区域时，上温度分区1滑块面积A1 +和上温度分区2滑块面积A2 +进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间，A2 +＝上个扫描周期A2 ++当前出口物料温度值x单位时间，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。
上述赋值完成后，若上温度分区2滑块面积A2 +>上温度分区2滑块面积阈值B2 +(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区2修正值C2 +。
若上温度分区1滑块面积A1 +>上温度分区1滑块面积阈值B1 +(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区1修正值C1 +。
若上述条件1、条件2同时满足，则只执行条件2的赋值语句。其中，条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将上温度分区2滑块面积和上温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A2 -＝0，A1 -＝0。
④当(出口物料设定温度+上分区值3)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度+上分区值4)时，即当前出口物料温度值处于(上温度分区4减去上温度分区3)之间的区域时，上温度分区1滑块面积A1 +、上温度分区2滑块面积A2 +和上分区3滑块面积A3 +进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间，A2 +＝上个扫描周期A2 ++当前出口物料温度值x单位时间，A3 +＝上个扫描周期A3 ++当前出口物料温度值x单位时间……AN +＝0,
A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。
上述赋值完成后，若上温度分区3滑块面积A3 +>上温度分区1滑块面积阈值B3 +(条件3)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区3修正值C3 +。
若上温度分区2滑块面积A2 +>上温度分区1滑块面积阈值B2 +(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区2修正值C2 +。
若上温度分区1滑块面积A1 +>上温度分区1滑块面积阈值B1 +(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区1修正值C1 +。
若上述条件1、条件2、条件3中的多个同时满足，则只执行条件权限高的赋值。其中，条件3权限>条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将上温度分区3滑块面积、上温度分区2滑块面积和上温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A3 +＝0，A2 +＝0，A1 +＝0。
⑤当(出口物料设定温度+上分区值N-1)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度+上分区值N)时，即当前出口物料温度值处于(上温度分区(N-1)减去上温度分区N)之间的区域时，上温度分区1滑块面积A1 +、上温度分区2滑块面积A2 +和上温度分区3滑块面积A3 +……分区N滑块面积AN +进行滑块面积累加，其他下温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间，A2 +＝上个扫描周期A2 ++当前出口物料温度值x单位时间，A3 +＝上个扫描周期A3 ++当前出口物料温度值x单位时间……AN +＝上个扫描周期AN ++当前出口物料温度值x单位时间，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0...AN -＝0。
上述赋值完成后，若上温度分区N滑块面积AN +>上温度分区N滑块面积阈值BN +(条件N)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区N修正值CN +。
……
若上温度分区1滑块面积A3 +>上温度分区3滑块面积阈值B3 +(条件3)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区3修正值C3 +。
若上温度分区1滑块面积A2 +>上温度分区2滑块面积阈值B2 +(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区2修正值C2 +。
若上温度分区1滑块面积A1 +>上温度分区1滑块面积阈值B1 +(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2-上温度分区1修正值C1 +。
若上述条件1、条件2、条件3...条件N中的多个同时满足，则只执行条件权限高的赋值。其中，条件N权限>……>条件3权限>条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将上温度分区N滑块面积...上温度分区3滑块面积、上温度分区2滑块面积和上温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即AN +＝0...A3 +＝0，A2 +＝0，A1 +＝0。
下温度分区规则与上温度分区规则原理相同，SP2修正上采用正负相反的原则。
⑥当(出口物料设定温度-下分区值2)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度-下分区值1)时，即当前出口物料温度值处于(下温度分区1减去下温度分区2)之间的区域时，则下温度分区1滑块面积A1 -进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 -＝上个扫描周期A1 -+当前出口物料温度值x单位时间，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0,
A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0。
上述赋值完成后，若下温度分区1滑块面积A1 ->下温度分区1滑块面积阈值B1 -，
则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区1修正值C1 -，同时再将下温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A1 -＝0。
⑦当(出口物料设定温度-下分区值3)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度-下分区值2)时，即当前出口物料温度值处于(下温度分区2减去下温度分区3)之间的区域时，则下温度分区2滑块面积A2 -、下温度分区1滑块面积A1 -进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 -＝上个扫描周期A1 -+当前出口物料温度值x单位时间，A2 -＝上个扫描周期A2 -+当前出口物料温度值x单位时间，A3 -＝0……AN -＝0,
A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0。
上述赋值完成后，若下温度分区1滑块面积A2 ->下温度分区2滑块面积阈值B2 -(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区2修正值C2 +。
若下温度分区1滑块面积A1 +>下温度分区1滑块面积阈值B1 +(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区1修正值C1 +。
若上述条件1、条件2同时满足，则只执行条件2的赋值语句。其中，条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将下温度分区2滑块面积和下温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A2 -＝0，A1 -＝0。
⑧当(出口物料设定温度-下分区值4)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度-下分区值3)时，即当前出口物料温度值处于(下温度分区3减去下温度分区4)之间的区域时，下温度分区1滑块面积A1 -、下温度分区2滑块面积A2 -和下分区3滑块面积A3 -进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 -＝上个扫描周期A1 -+当前出口物料温度值x单位时间，A2 -＝上个扫描周期A2 -+当前出口物料温度值x单位时间，A3 -＝上个扫描周期A3 -+当前出口物料温度值x单位时间……AN -＝0，A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0。
上述赋值完成后，若下温度分区3滑块面积A3 ->下温度分区3滑块面积阈值B3 -(条件3)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区3修正值C3 -。
若下温度分区2滑块面积A2 ->下温度分区2滑块面积阈值B2 -(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区2修正值C2 -。
若下温度分区1滑块面积A1 ->下温度分区1滑块面积阈值B1 -(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区1修正值C1 -。
若上述条件1、条件2、条件3中的多个同时满足，则只执行条件权限高的赋值。其中，条件3权限>条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将下温度分区3滑块面积、下温度分区2滑块面积和下温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即A3 -＝0，A2 -＝0，A1 -＝0。
⑨当(出口物料设定温度-下分区值N)<出口物料温度滤波值<(出口物料设定温度-下分区值N-1)时，即当前出口物料温度值处于(下温度分区(N-1)减去下温度分区N)之间的区域时，下温度分区1滑块面积A1 -、下温度分区2滑块面积A2 -和下分区3滑块面积A3 -……下分区N滑块面积AN -进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。
基于公式表达为：
A1 -＝上个扫描周期A1 -+当前出口物料温度值x单位时间，A2 -＝上个扫描周期A2 -+当前出口物料温度值x单位时间，A3 -＝上个扫描周期A3 -+当前出口物料温度值x单位时间...AN -＝上个扫描周期AN -+当前出口物料温度值x单位时间，A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0...AN +＝0。
上述赋值完成后，若下温度分区N滑块面积AN ->下温度分区N滑块面积阈值BN -(条件3)
则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区N修正值CN -。
……
若下温度分区3滑块面积A3 ->下温度分区3滑块面积阈值B3 -(条件3)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区3修正值C3 -。
若下温度分区2滑块面积A2 ->下温度分区2滑块面积阈值B2 -(条件2)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区2修正值C2 -。
若下温度分区1滑块面积A1 ->下温度分区1滑块面积阈值B1 -(条件1)，则SP2＝上个扫描周期SP2+下温度分区1修正值C1 -。
若上述条件1、条件2、条件3...条件N中的多个同时满足，则只执行条件权限高的赋值。其中，条件N权限>……>条件3权限>条件2权限>条件1权限。
SP2赋值变化后同时再将下温度分区N滑块面积......下温度分区3滑块面积、下温度分区2滑块面积和下温度分区1滑块面积清零，下一程序周期重新开始累加所有滑块面积。
即AN -＝0……A3 -＝0，A2 -＝0，A1 -＝0。
上述①～⑨中的温度分区修正值公式如下：
Figure BDA0003703438120000161
Figure BDA0003703438120000162
Figure BDA0003703438120000163
……
Figure BDA0003703438120000164
Figure BDA0003703438120000165
Figure BDA0003703438120000166
Figure BDA0003703438120000167
……
Figure BDA0003703438120000168
最终，分温度区域加权滑块面积累加的复杂算法得出的SP2对直喷蒸汽PID进行控制，以保证出口物料温度稳定在控制模型的设定值。
通过，图2将算法给予实例化的解释。图2是压缩X轴多个点位至1个点的虚拟范例，将实际多个处于同一温度分区的多个点压缩到图2中点1～点22中的某一点，以加速Y轴变化幅度的方式来说明本发明算法的意图与计算方式。压缩X轴多点为一个点、加速Y轴变化幅度的方式不会影响算法本身，而是通过实例来阐述了出口物料温度波动时算法修正的方式与滑块面积累加的方法。
图2中，当出口物料温度为点1时，处于上述①温度分区，即处于上温度分区1与下温度分区1之间的区域，则设定直喷蒸汽流量不变，所有温度分区滑块面积清零。A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。SP2＝SP2上个扫描周期SP2+0。
当出口物料温度为点2时，进入上述②温度分区，则上温度分区1滑块面积A1 +进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间＝S2面积，A2 +＝0，A3+＝0……AN+＝0,A1-＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。赋值完成后，滑块面积A1 +＝S2面积<滑块面积阈值B1 +，不满足修正SP2条件，则下一个点位(点3)继续累加滑块面积。
当出口物料温度为点3时，进入上述③温度分区，上温度分区1滑块面积A1 +和上温度分区2滑块面积A2 +进行滑块面积累加，其他温度分区滑块面积清零。A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间＝(S2面积+S3面积)，A2 +＝上个扫描周期A2 ++当前出口物料温度值x单位时间＝S3面积，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，由于设置的B2 +、B1 +两值较大，A2 +＝S3面积<B2 +，A1 +＝(S2面积+S3面积)<B1 +，条件1、条件2均不满足，不满足修正SP2条件，则下一个点位(点4)继续累加滑块面积。
同理，当出口物料温度为点4时，进入上述④温度分区，A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间＝(S2面积+S3面积+S4面积)，A2 +＝上个扫描周期A2++当前出口物料温度值x单位时间＝(S3面积+S4面积)，A3 +＝上个扫描周期A3 ++当前出口物料温度值x单位时间＝S4面积……AN +＝0,A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，由于设置的B3 +、B2 +、B1 +三值较大，A3 +＝S4面积<B3 +，A2 +＝(S3面积+S4面积)<B2 +，A1 +＝(S2面积+S3面积+S4面积)<B1 +，条件1、条件2、条件3均不满足，不满足修正SP2条件，则下一个点位(点5)继续累加滑块面积。
同理，当出口物料温度为点5时，依然处于④温度分区，A1 +＝上个扫描周期A1 ++当前出口物料温度值x单位时间＝(S2面积+S3面积+S4面积+S5面积)，A2 +＝上个扫描周期A2++当前出口物料温度值x单位时间＝(S3面积+S4面积+S5面积)，A3 +＝上个扫描周期A3 ++当前出口物料温度值x单位时间＝(S4面积+S5面积)……AN +＝0,A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，由于满足A3 +>B3 +(条件3且权限最高)，则说明该温度分区滑块累加面积值达到了人为设置的阈值，此时需要立即通过修正直喷蒸汽PID的设置值SP2来达到减小蒸汽流量的目的，使得被控量出口物料温度值降下来。执行修正的公式为：
Figure BDA0003703438120000171
直喷蒸汽PID的设置值SP2修正后，再将上温度分区3滑块面积A3 +、上温度分区2滑块面积A2 +和上温度分区1滑块面积A1 +清零，下一个点位(点6)重新开始累加所有滑块面积。
当出口物料温度为点6时，依然处于④温度分区，重新开始累加所有滑块面积，A1 +＝A2 +＝A3 +＝S6面积，……AN +＝0,A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。条件1-3均不满足，SP2不修正。
当出口物料温度为点7时，依然处于④温度分区，A1 +＝A2 +＝A3 +＝(S6面积+S7面积)，……AN +＝0,A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，由于满足A3 +>B3 +(条件3且权限最高)，再次进行SP2修正。修正后，滑块累加面积清零，即A1 +＝A2 +＝A3 +＝0。
当出口物料温度为点8时，离开④温度分区，进入③温度分区，A2 +＝A1 +＝S8面积，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，条件1、条件2均不满足，不修正SP2，则下一个点位(点9)继续累加滑块面积。
当出口物料温度为点9时，离开③温度分区，进入②温度分区，A1 +＝S9面积，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。上述赋值完成后，条件1不满足，不修正SP2。
当出口物料温度为点10时，离开②温度分区，进入①温度分区，设定直喷蒸汽流量不变，所有温度分区滑块面积清零。A1 +＝0，A2 +＝0，A3 +＝0……AN +＝0，A1 -＝0，A2 -＝0，A3 -＝0……AN -＝0。SP2＝SP2上个扫描周期SP2+0。
上述点1-点10变化过程中，当出口物料温度过大且持续一段时间后，④温度分区滑块面积累加值A3 +超过预设的阈值B3 +时，点5和点7分两次对PID模块的SP2值进行了修正，且修正幅度C3 +与累加面积平均高度呈斜率为K3 +的线性关系。除去点5和点7之外的点，虽然出口物料温度大于标准值，但是热量蓄能未到预定参数值，且修正时机未成熟，均是将积蓄能量累加到各个温度分区滑块面积累加值上。
点11-点22处于下温度分区，规则与上温度分区基本一致，区别在于SP2修正采用加法，而非上温度分区采用的减法。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，以恒定热风控制及复杂算法计算蒸汽流量的方式对出口物料温度进行控制，突破行业常规控制构思，高度模拟润叶筒内物料温度变化趋势，并将复杂的生产状态抽象化，以较少的计算资源拟生出高度近似的润叶机(筒体)出口物料温度的热量修正策略。具体是通过精细化的温区划分精准模拟润叶筒内部物料温度缓慢变化的趋势，提升了采样数据对于面积累加控制的适用性，使之与在既定温区区域面积累加值的数学特性相吻合，实现了蒸汽流量步进式的精确修正，即保证了稳定变化效果，又保证了及时变化效果，综合确保了与直喷蒸汽流量相关的第二PID设定值修正后的出口物料温度的鲁棒性、稳定性。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，包括：
在松散润叶机运行后，以第一PID设定值恒定控制热风温度，并以第二PID设定值控制直喷蒸汽流量；
持续采集松散润叶机的当前出口物料温度值；
将预设的扫描周期内采集到的所述当前出口物料温度值与预设的分温区面积累加策略相结合，按所述扫描周期动态调整所述第二PID设定值；其中，所述分温区面积累加策略包括：基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区；判断本轮采集的所述当前出口物料温度值所处的温度范围区域，根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加，基于面积累加结果更新所述第二PID设定值；
基于周期性更新的所述第二PID设定值调控直喷蒸汽流量。
2.根据权利要求1所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，所述基于若干个不同的分区值，预先将出口温度范围划分为多个温度分区包括：
以出口物料设定温度为基准，分别加上N个设定的温度分区值得到N条高于所述基准且由低至高的上分界线，其中，第一条上分界线由所述出口物料设定温度+1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条上分界线由所述出口物料设定温度+N个所述温度分区值表征；利用各所述上分界线形成N个上温度分区，其中，第一上温度分区是指第一条上分界线与第N条上分界线之间区域，以此类推，第N上温度分区是指第N-1条上分界线与第N条上分界线之间区域；
以出口物料设定温度为基准，分别减去N个所述温度分区值得到N条低于所述基准且由高至低的下分界线，其中，第一条下分界线由所述出口物料设定温度-1个所述温度分区值表征，以此类推，第N条下分界线由所述出口物料设定温度-N个所述温度分区值表征；利用各所述下分界线形成N个下温度分区，其中，第一下温度分区是指第一条下分界线与第N条下分界线之间区域，以此类推，第N下温度分区是指第N-1条下分界线与第N条下分界线之间区域。
3.根据权利要求2所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，所述根据所处的所述温度范围区域分别将涉及的温度分区的既定区域面积进行临时累加包括除位于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围之外：
当所述当前出口物料温度值处于第m条上分界线与第m-1条上分界线之间时，分别逐个将第一上温度分区直至第m-1上温度分区的m-1个上温度分区面积进行累加；
当所述当前出口物料温度值处于第m条下分界线与第m-1条下分界线之间时，分别逐个将第一下温度分区直至第m-1下温度分区的m-1个下温度分区面积进行累加；
其中，m≥2。
4.根据权利要求3所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，当所述当前出口物料温度值处于第一条上分界线及第一条下分界线之间区域范围时，本轮扫描周期内保持所述第二PID设定值不变。
5.根据权利要求2所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，所述临时累加包括：在本轮出口扫描周期内，将前一扫描周期相应温度分区的既定区域面积，加上所述当前出口物料温度值与所述当前出口物料温度值保持在当前温度分区的单位时间之积。
6.根据权利要求2所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，所述基于面积累加结果更新所述第二PID设定值包括：
比对本轮扫描周期经过累加后的各温度分区的既定区域面积与预设面积阈值的关系；
若其中一个温度分区的比对结果为累加后区域面积大于预设面积阈值，则获取对应该温度分区的设定修正值；
将前一轮扫描周期的所述第二PID设定值减去所述设定修正值，得到本轮扫描周期更新后的所述第二PID设定值。
7.根据权利要求6所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，若多个温度分区的比对结果皆为累加后区域面积大于预设面积阈值，则选取其中预设权限最高的温度分区的设定修正值更新所述第二PID设定值。
8.根据权利要求7所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，所述预设权限基于温度分区的面积确定，且其中面积最小的温度分区的权限最高。
9.根据权利要求7所述的基于分温区面积累加策略的润叶机出口温度控制方法，其特征在于，将本轮扫描周期中所述当前出口物料温度进入一个温度分区后形成的既定区域面积，除以所述当前出口物料温度在本温度分区中持续时长所得到的平均高度值，减去所述基准，再与预设斜率系数相结合，得到所述设定修正值。
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