CN117371223A - 浆纱生产上浆率一致性自动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺织工程浆纱技术领域，具体公开了一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法及装置，包括：根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法能够准确且稳定的实现对浆纱机工作的控制。

Description

浆纱生产上浆率一致性自动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及纺织工程浆纱技术领域，尤其涉及一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法及浆纱生产上浆率一致性自动控制装置。

背景技术

经纱上浆是织造的关键工序，上浆的效果直接影响到织机的效率和成品的质量，而上浆率是决定上浆效果的一项关键性指标。在上浆生产过程中，浆纱机的车速会因启停机、慢车排障、回潮率调节等操作的需要而发生变化，车速的变化必然造成上浆率的变化，从而导致浆纱质量的稳定性下降。现代浆纱机具有压浆力随车速自动调节的功能，操作人员需设定一个高速压浆力与一个低速压浆力，浆纱机会以线性模型对车速和压浆力的关系进行建模，并以此为控制函数，在生产过程中，控制压浆力会自动随着车速线性变化，使上浆率在车速变化时保持相对的稳定。

上述现有技术的上浆率控制方法的控制模型假设较为简单，其内在原理与依据尚不明确，容易造成控制效果不理想，导致浆纱生产上浆率稳定性不足。同时，上述这种控制方法中，高速压浆力与低速压浆力的设定依赖人工经验，不同操作人员做出不同的判断和估计，也造成了系统的不稳定性。

因此，如何能够提供一种上浆率控制的准确性和稳定性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法及浆纱生产上浆率一致性自动控制装置，解决相关技术中存在的无法转的实现对上浆率控制的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其中，包括：

根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。

进一步地，根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，包括：

根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型；

根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型；

根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型。

进一步地，根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型，包括：

根据纱线单位长度的浆液吸收量确定单位长度纱线吸收浆液的速度模型；

根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的反比关系、第一时间约束条件以及所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型建立浆液吸收量模型。

进一步地，所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型表示为：

其中，表示单位长度纱线吸收浆液的速度，t表示任意时刻，z(t)表示任意时刻浆液吸收量，Z表示单位长度纱线吸收浆液的量的上限，k₁表示吸收系数；

所述浆液吸收量模型表示为：

其中，z₀表示浆液吸收量，L表示纱线浸浆长度，v表示浆纱机车速，b₁、b₂、b₃均表示常数；

所述第一时间约束条件为t＝[0,Δt₁]，其中

进一步地，根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型，包括：

确定压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系；

根据所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系确定纱线经过压榨区域的时间；

根据浆液流出速度与压浆力的关系以及浆液流出速度与当前浆液流出量的关系确定浆液流出速度模型；

在第二时间约束条件下对所述浆液流出速度模型进行求解获得浆液压出量模型，所述第二时间约束条件为根据所述纱线经过压榨区域的时间确定。

进一步地，所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系表示为：

W＝k₂F，

其中，W表示压浆区域宽度，F表示压浆力，k₂表示压浆系数；

所述浆液流出速度模型表示为：

其中，表示浆液流出速度，k₃表示浆液流出系数，z′(t)表示当前浆液流出量；

所述浆液压出量模型表示为：

其中，z₁表示浆液压出量，v表示浆纱机车速，a₁、a₂、a₃均表示常数；

所述第二时间约束条件为t＝[0,Δt₂]，其中

进一步地，根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，包括：

根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型确定单位长度纱线的剩余浆液量；

根据所述单位长度纱线的剩余浆液量与上浆率计算公式进行计算获得浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

其中所述上浆率计算公式为：

进一步地，根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数，包括：

确定目标浆纱机的上浆辊没入浆液内的边缘长度；

根据生产参数预设范围，确定多种不同的浆纱条件，多种不同的浆纱条件至少包括多种不同的浆纱机车速、多种不同的浆液浓度以及多种不同的压浆力；

确定在多种不同的浆纱条件下进行浆纱实验所测定的浆纱的上浆率；

根据每次浆纱实验对应的浆纱条件以及对应的上浆率并结合所述影响关系模型确定所述影响关系模型的常数参数。

进一步地，根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，包括：

根据目标上浆率以及确定模型参数后的影响关系模型进行最小二乘法计算，获得上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

其中，所述上浆率随浆纱机车速变化的控制函数表示为：

其中，fc表示上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，γ₀表示目标上浆率，F表示压浆力，v表示浆纱机车速，γ(F,v)表示确定模型参数后的影响关系模型。

作为本发明的另一个方面，提供一种浆纱生产上浆率一致性自动控制装置，用于实现前文所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其中，包括：

模型构建模块，用于根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

参数确定模块，用于根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

控制函数确定模块，用于根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

控制模块，用于根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。

本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，通过构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，进而基于该影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，并最终基于该控制函数对浆纱机的工作进行控制，由于该影响关系模型是基于实际上浆率的影响所构建的，具有人工经验依赖度低的优势，能够更加准确的实现浆纱生产中上浆率的稳定控制。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法的流程图。

图2为本发明提供的构建影响关系模型的流程图。

图3为本发明提供的压浆辊挤压纱线的示意图。

图4a为本发明提供的影响关系模型的拟合曲面图。

图4b为现有技术的线性模型的拟合曲面图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中提供了一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，图1是根据本发明实施例提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法的流程图，如图1所示，包括：

S100、根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

应当理解的是，浆纱工艺过程是一个复杂系统，涉及多种因素的交互作用。为分析浆纱机车速、压浆力对上浆率的影响机理，本发明实施例对浆纱过程进行合理化假设，主要假设包括：

a)纱线为标准的圆柱体，其截面和纵向的力学性质稳定，尺寸均匀；

b)浆纱过程中，浆液浓度、黏度等各项指标在浆槽当中始终稳定；

c)浆纱机性能稳定，压浆辊的压力分布均匀且调节及时准确；

d)上浆过程分为浸浆和压浆两个独立的过程，互相不干扰。

具体地，如图2所示，根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，包括：

S110、根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型；

在本发明实施例中，具体地，根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型，包括：

(1)根据纱线单位长度的浆液吸收量确定单位长度纱线吸收浆液的速度模型；

应当理解的是，经纱上浆过程中，浆槽中浆液的量保持不变，则纱线浸浆的长度不变，可得纱线的浸浆时间与浆纱机车速成反比。

已知单位长度纱线吸收浆液的量存在上限Z，在任意时刻t，令单位长度纱线吸收浆液的速度正比于该时刻浆液吸收量z(t)与上限的差，即所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型表示为：

其中，表示单位长度纱线吸收浆液的速度，t表示任意时刻，z(t)表示任意时刻浆液吸收量，Z表示单位长度纱线吸收浆液的量的上限，k₁表示吸收系数。

需要说明的是，k₁通常为假设的常系数。

(2)根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的反比关系、第一时间约束条件以及所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型建立浆液吸收量模型。

浆纱过程中纱线的浸浆长度表示为L，浆纱机车速表示为v；则纱线的浸浆时间Δt₁可计算如下：

因此，在第一时间约束条件即t＝[0,Δt₁]区间对所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型进行微分方程求解，可以获得压浆之前浆液吸收量模型可表示如下：

其中，z₀表示浆液吸收量，L表示纱线浸浆长度，v表示浆纱机车速，b₁、b₂、b₃均表示常数。

S120、根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型；

压浆过程中，如图3所示，压浆辊1和上浆辊2对纱线4挤压浆液2时，在压浆力的作用下，会形成具有一定宽度的压榨区域，通过在浆纱机上对压浆力与压榨区域宽度进行实测并分析数据，认为压榨区域宽度在一定范围内与压浆力成正比。在浆纱过程中，纱线以一定速度经过压榨区域并承受挤压作用，在本发明实施例中，令纱线上任意单元经过压榨区域所耗时为压浆时间。

在本发明实施例中，具体地，根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型，包括：

(1)确定压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系；

具体地，所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系表示为：

W＝k₂F，

其中，W表示压浆区域宽度，F表示压浆力，k₂表示压浆系数。

需要说明的是，k₂此处所表示的压浆系数，具体可以理解为表征形变能力的系数，在一定范围内与压浆辊和上浆辊的硬度有关，在本发明实施例中通常视为常系数。

(2)根据所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系确定纱线经过压榨区域的时间；

在本发明实施例中，纱线经过压榨区域的时间Δt₂可以表示为：

(3)根据浆液流出速度与压浆力的关系以及浆液流出速度与当前浆液流出量的关系确定浆液流出速度模型；

在本发明实施例中，所述浆液流出速度模型表示为：

其中，表示浆液流出速度，k₃表示浆液流出系数，z′(t)表示当前浆液流出量。

(4)在第二时间约束条件下对所述浆液流出速度模型进行求解获得浆液压出量模型，所述第二时间约束条件为根据所述纱线经过压榨区域的时间确定。

在第二时间约束条件，即t＝[0,Δt₂]区间，对所述浆液流出速度模型进行微分方程求解，获得浆液压出量模型表示为：

其中，z₁表示浆液压出量，v表示浆纱机车速，a₁、a₂、a₃均表示常数。

S130、根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型。

在本发明实施例中，具体地，可以包括：

(1)根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型确定单位长度纱线的剩余浆液量；

应当理解的是，根据前文获得的浆液吸收量模型和浆液压出量模型进行计算可以获得单位长度纱线的剩余浆液量为z₀–z₁，将该剩余浆液量代入上浆率计算公式，其中所述上浆率计算公式为：

其中，浆料干重即等于剩余浆液量为z₀–z₁，原纱干重可以根据初始确定原纱重量来确定。

(2)根据所述单位长度纱线的剩余浆液量与上浆率计算公式进行计算获得浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型。

因此，上浆率γ可表示如下：

其中，a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁均表示常系数，ρ表示浆液浓度，L表示浸浆长度，F表示压浆力，v表示浆纱机车速，s表示纱线线密度。

S200、根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

在本发明实施例中，具体可以通过如下方式确定所述影响关系模型的模型参数。

首先，确定目标浆纱机的上浆辊没入浆液内的边缘长度；

在目标浆纱机上，测量浸浆长度L，即上浆辊没入浆液内的边缘长度。

其次，根据生产参数预设范围，确定多种不同的浆纱条件，多种不同的浆纱条件至少包括多种不同的浆纱机车速、多种不同的浆液浓度以及多种不同的压浆力；

应当理解的是，在常规生产参数设定范围内，选择n种不同的浆纱条件，这些条件包含超过3种车速，超过3种浆液浓度，超过3种压浆力。

再次，确定在多种不同的浆纱条件下进行浆纱实验所测定的浆纱的上浆率；

在这些条件下进行浆纱实验，并测定生产所得浆纱的上浆率，记录n次实验对应的条件值以及上浆率；令第i次实验的记录表示为{γ_i,ρ_i,F_i,v_i,s_i}。

最后，根据每次浆纱实验对应的浆纱条件以及对应的上浆率并结合所述影响关系模型确定所述影响关系模型的常数参数。

应当理解的是，基于实验所得的n个记录数据，对所述影响关系模型进行最小二乘数据拟合，求得a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁等系数的取值。

S300、根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

在本发明实施例中，具体可以包括：

根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，包括：

根据目标上浆率以及确定模型参数后的影响关系模型进行最小二乘法计算，获得上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

其中，所述上浆率随浆纱机车速变化的控制函数表示为：

其中，f_c表示上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，γ₀表示目标上浆率，F表示压浆力，v表示浆纱机车速，γ(F,v)表示确定模型参数后的影响关系模型。

S400、根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。

综上，本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，通过构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，进而基于该影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，并最终基于该控制函数对浆纱机的工作进行控制，由于该影响关系模型是基于实际上浆率的影响所构建的，具有人工经验依赖度低的优势，能够更加准确的实现浆纱生产中上浆率的稳定控制。

下面结合具体实验对本发明的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法的准确度等进行详细说明。

首先，准备浆液，具体可以根据浆纱机浆槽容量大小进行配置，此处不作限定。

其次，使用浆纱机对纱线进行上浆实验，并使浆纱车速达到实验所需速度对纱线进行上浆。

再次，进行纱线取样。在本发明实施例中，在浆纱机车速和压浆力达到设定值并稳定运行后，进行取纱操作，取样长度约为1500m，相同工艺条件下取3个样以待测试。

最后，进行上浆率测试。

在上浆率测试结束后，进行浆纱实验。

为获取不同车速和压浆力组合下的上浆率数据以拟合模型，浆纱车速参数设置6个水平，分别为10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min，即每隔10m/min设置一个水平。对压浆力参数设置6个水平，分别为6kN、10kN、14kN、18kN、22kN、26kN，即每隔4kN设置一个水平。对两个参数各水平的所有组合进行全面实验。

接下来，对不同车速与压浆力下的浆纱上浆率(％)结果进行基于本发明实施例的影响关系模型的拟合，拟合曲面图如图4a所示；同时基于上述上浆率数据进行一次线性函数拟合，拟合数据曲面图如图4b所示。

基于上述参数确定本发明实施例的影响关系模型的拟合所得函数表达式为：

其中，为避免因f和v所在区间对模型拟合造成的误差放大，分别以30kN和120m/min作为f和v的最大值进行数值归一化。最终模型的拟合优度R²值达到0.8754，表明模型对实验数据具有良好的表达能力。由图4a可知，在较低的压浆力下，车速的变化对上浆率的影响相对明显。随着压浆力的不断提高，车速变化所带来的上浆率变化减小。其原因主要是较小的压浆力对浆纱的挤压作用不强，此时尽管车速仍会影响压浆时间，但由此产生的压浆效果差异不大，因而对上浆率的影响较小。在较高的压浆力下，压辊对浆纱的挤压作用较强，因此压浆作用效果更易受到压浆时间的影响，因而车速对上浆率的影响变强。

而基于线性模型拟合所得函数表达式为：

z＝12.48-0.2662f+0.06367v，

线性模型的拟合优度R²值为0.7366。

相比于本发明实施例所构建的模型，线性模型对数据的拟合度明显更低，由此可知，本发明实施例所构建的影响关系模型对车速、压浆力和上浆率的关系表达更为合理。因此，以本发明实施例提出的影响关系模型为依据，可以更好地指导浆纱生产实践。

基于本发明构建的车速、压浆力对上浆率的影响关系模型，可推导计算出车速变化时的压浆力调节方案。即给定目标上浆率z₀，将本发明实施例的影响关系模型的拟合所得函数表达式进行变量代换、变形，可得如下计算公式：

同理对线性模型进行相同代换变形，可得线性指导方案的计算公式如下：

f＝46.88-3.7566z₀+0.2392v，

将不同浆纱机车速v的取值分别代入上述本发明实施例变形后的公式以及线性模型变形后的公式，可得两种方案计算下以恒定上浆率为目标的压浆力取值。

为验证本发明实施例方法的有效性，参照纯棉纱线使用淀粉为主浆料，PVA为粘合剂上浆时常用上浆率，取目标上浆率z₀∈{8％,9％,10％,11％,12％}，分别采用本发明实施例所构建模型(模型1)与线性模型(模型2)，基于上述方法计算不同车速v∈{10m/min,20m/min,30m/min,40m/min,50m/min}下恒定上浆率所需的压浆力取值，并检验据此进行上浆所得纱线的上浆率是否稳定在目标值附近。作为实例，表1所列为以10％为目标上浆率时，不同车速下压浆力由模型1与模型2计算所得的取值。

表1浆纱车速与压浆力的工艺参数水平

在目标上浆率z₀取值分别为8％、9％、10％、11％、12％时，根据前述实验方法，在车速v分别取值为10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min的条件下进行实验，不同车速下所采用压浆力分别由模型1和模型2推导计算所得。

在不同目标上浆率下，线性模型方案(模型2)所调控的上浆率与目标上浆率相比，其误差和波动都明显较大。相较而言，本发明实施例的模型方案(模型1)所调控上浆率更贴近目标值。在不同目标上浆率下，线性模型方案与本发明实施例的模型方案所得控制上浆率误差如表2。

表2目标上浆率调控的平均相对误差

由表2中数据可知，在不同目标上浆率下，线性方案的上浆率调控误差普遍显著高于基于本发明实施例所构建的车速-压浆力调控方案。线性方案调控上浆率的平均相对误差为33.06％，而依据本发明实施例所构建模型所得出的车速-压浆力调控方案，其调控的平均相对误差为3.75％，显著优于传统线性方案。由此可知，本发明实施例的影响关系模型的控制效果明显优越于线性模型方案，在实际生产中具有一定的应用价值。

通过上述实验验证可知，本发明实施例的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，从浸浆和压浆两个过程来分析浆纱工艺，对浆纱条件进行了合理化的假设，建立了车速、压浆力与上浆率的影响关系模型，并通过实验比对可知本发明实施例提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法能够更加准确真实的实现对浆纱机工作的控制。

作为本发明的另一实施例，提供一种浆纱生产上浆率一致性自动控制装置，用于实现前文所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其中，包括：

模型构建模块，用于根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

参数确定模块，用于根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

控制函数确定模块，用于根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

控制模块，用于根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。

本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制装置，通过构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，进而基于该影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，并最终基于该控制函数对浆纱机的工作进行控制，由于该影响关系模型是基于实际上浆率的影响所构建的，具有人工经验依赖度低的优势，能够更加准确的实现浆纱生产中上浆率的稳定控制。

关于本发明提供的浆纱生产上浆率一致性自动控制装置的具体工作原理可以参照前文的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，包括：

根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。

2.根据权利要求1所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，包括：

根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型；

根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型；

根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型。

3.根据权利要求2所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的关系建立浆液吸收量模型，包括：

根据纱线单位长度的浆液吸收量确定单位长度纱线吸收浆液的速度模型；

根据纱线的浸浆时间与浆纱机车速的反比关系、第一时间约束条件以及所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型建立浆液吸收量模型。

4.根据权利要求3所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，所述单位长度纱线吸收浆液的速度模型表示为：

其中，表示单位长度纱线吸收浆液的速度，t表示任意时刻，z(t)表示任意时刻浆液吸收量，Z表示单位长度纱线吸收浆液的量的上限，k₁表示吸收系数；

所述浆液吸收量模型表示为：

其中，z₀表示浆液吸收量，L表示纱线浸浆长度，v表示浆纱机车速，b₁、b₂、b₃均表示常数；

所述第一时间约束条件为t＝[0,Δt₁]，其中

5.根据权利要求2所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据压浆力与压榨区域宽度的关系建立浆液压出量模型，包括：

确定压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系；

根据所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系确定纱线经过压榨区域的时间；

根据浆液流出速度与压浆力的关系以及浆液流出速度与当前浆液流出量的关系确定浆液流出速度模型；

在第二时间约束条件下对所述浆液流出速度模型进行求解获得浆液压出量模型，所述第二时间约束条件为根据所述纱线经过压榨区域的时间确定。

6.根据权利要求5所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，所述压浆区域宽度与压浆力的线性变化关系表示为：

W＝k₂F，

其中，W表示压浆区域宽度，F表示压浆力，k₂表示压浆系数；

所述浆液流出速度模型表示为：

其中，表示浆液流出速度，k₃表示浆液流出系数，z′(t)表示当前浆液流出量；

所述浆液压出量模型表示为：

其中，z₁表示浆液压出量，v表示浆纱机车速，a₁、a₂、a₃均表示常数；

所述第二时间约束条件为t＝[0,Δt₂]，其中

7.根据权利要求2所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型，包括：

根据所述浆液吸收量模型和所述浆液压出量模型确定单位长度纱线的剩余浆液量；

根据所述单位长度纱线的剩余浆液量与上浆率计算公式进行计算获得浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

其中所述上浆率计算公式为：

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数，包括：

确定目标浆纱机的上浆辊没入浆液内的边缘长度；

根据生产参数预设范围，确定多种不同的浆纱条件，多种不同的浆纱条件至少包括多种不同的浆纱机车速、多种不同的浆液浓度以及多种不同的压浆力；

确定在多种不同的浆纱条件下进行浆纱实验所测定的浆纱的上浆率；

根据每次浆纱实验对应的浆纱条件以及对应的上浆率并结合所述影响关系模型确定所述影响关系模型的常数参数。

9.根据权利要求1至至7中任意一项所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，包括：

根据目标上浆率以及确定模型参数后的影响关系模型进行最小二乘法计算，获得上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

其中，所述上浆率随浆纱机车速变化的控制函数表示为：

其中，fc表示上浆率随浆纱机车速变化的控制函数，γ₀表示目标上浆率，F表示压浆力，v表示浆纱机车速，γ(F,v)表示确定模型参数后的影响关系模型。

10.一种浆纱生产上浆率一致性自动控制装置，用于实现权利要求1至9中任意一项所述的浆纱生产上浆率一致性自动控制方法，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于根据压浆力与浆纱机车速对上浆率的影响机理构建浆纱机车速与压浆力对上浆率的影响关系模型；

参数确定模块，用于根据目标上浆率确定所述影响关系模型的模型参数；

控制函数确定模块，用于根据所述模型参数并结合所述影响关系模型确定上浆率随浆纱机车速变化的控制函数；

控制模块，用于根据所述控制函数确定浆纱生产过程中当前浆纱机车速所匹配的实时压浆力，并根据所述实时压浆力控制浆纱机的工作。