專利名稱：一種氣流式烘絲水分控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙草制造行業(yè)中煙絲水分控制方法，特別是涉及一種氣流式烘絲水分控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有卷煙制絲生產(chǎn)中，氣流式烘絲機(jī)水分控制是通過(guò)調(diào)節(jié)入口煙絲流量來(lái)控制出口煙絲水分的，其控制方式有兩種1、前饋控制；2、反饋控制。前饋控制是基于不變性原理工作的，屬于開(kāi)環(huán)控制。如果引起輸出量較大波動(dòng)的主要外擾動(dòng)參量是可量測(cè)和可控制的，則可利用外擾信號(hào)直接控制輸出(實(shí)施前饋控制)，如圖1所示。反饋控制是指將系統(tǒng)的輸出信息返送到輸入端，與輸入信息進(jìn)行比較，并利用二者的偏差進(jìn)行控制的過(guò)程。反饋控制其實(shí)是用過(guò)去的情況來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)在和將來(lái)。氣流式烘絲機(jī)帶前饋控制的設(shè)計(jì)理念是脫水能力恒定，通過(guò)測(cè)量入口水分調(diào)整電子皮帶秤的煙絲流量來(lái)控制出口煙絲水分。從理論上前饋系統(tǒng)可達(dá)到完全補(bǔ)償，但實(shí)際上是做不到的。因?yàn)閷?duì)象特性是變化的，工業(yè)對(duì)象干擾多。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，氣流式烘絲機(jī)的脫水能力并不固定，受蒸汽含水率，燃燒爐溫度等因素影響。同牌號(hào)不同批次入口煙絲水分也并非一成不變，在脫水量設(shè)定值恒定的情況下會(huì)導(dǎo)致出口水分長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，無(wú)法達(dá)到控制效果。而反饋控制的主要問(wèn)題是時(shí)滯、波動(dòng)問(wèn)題，即從發(fā)現(xiàn)偏差到采取更正措施之間可能有時(shí)間延遲現(xiàn)象，在進(jìn)行更正的時(shí)候，實(shí)際情況可能已經(jīng)有了很大的變化，而且往往是損失已經(jīng)造成了，而增益選擇不當(dāng)時(shí)，更會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種提高烘絲機(jī)出口水分值的控制能力、并使其達(dá)到工藝質(zhì)量要求的氣流式烘絲水分控制方法為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣流式烘絲水分控制方法，所述的控制方法包括如下步驟通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)入口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)入口的水分，并采用前饋控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第一參數(shù)，然后將該第一參數(shù)發(fā)送至電子皮帶秤；通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)出口的水分，并使用水分儀測(cè)得的結(jié)果與出口水分設(shè)定值通過(guò)PID控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第二參數(shù)；將所述第一參數(shù)和第二參數(shù)發(fā)送至設(shè)于氣流式烘絲機(jī)前端的電子皮帶秤，所述電子皮帶秤通過(guò)先后或同時(shí)響應(yīng)所述的第一參數(shù)和第二參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)入口的煙絲流量。優(yōu)選地，所述前饋控制算法的計(jì)算公式為脫水量設(shè)定值X (100-出口水分設(shè)定值)/ (入口水分實(shí)時(shí)值-出口水分設(shè)定值)。優(yōu)選地，所述PID控制算法的計(jì)算公式為(PID的CV值X0. 02) X出料水分整合
量范圍-出料水分整合量范圍。
優(yōu)選地，所述PID控制算法根據(jù)氣流式烘絲機(jī)出口水分產(chǎn)生的偏差糾正或控制氣 流式烘絲機(jī)入口的煙絲流量。
優(yōu)選地，所述PID控制算法與電子皮帶秤測(cè)定的煙絲流量、以及氣流式烘絲機(jī)出 口的水分儀測(cè)定的出口水分形成閉環(huán)負(fù)反饋。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明的前饋加反饋的控制方式，既發(fā)揮了前饋校正作用及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又保持了 反饋控制能克服多種擾動(dòng)因素及對(duì)受控變量最終檢驗(yàn)的長(zhǎng)處，使得氣流式烘絲機(jī)的出口水 分得到了很好的控制，標(biāo)偏降為O. 2左右，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效的保證。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中前饋控制系統(tǒng)的流程圖2為本發(fā)明控制方法的流程圖3為現(xiàn)有技術(shù)氣流式烘絲機(jī)出口的水分曲線圖4為本發(fā)明氣流式烘絲機(jī)出口的水分曲線圖5為氣流式烘絲機(jī)控制系統(tǒng)中批次參數(shù)的設(shè)置圖6為出口水分的PID控制器輸出控制參數(shù)的設(shè)置圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖2，其中示出本發(fā)明一種氣流式烘絲水分控制方法，所述的控制方法包括如 下步驟
通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)入口的水分儀11測(cè)定氣流式烘絲機(jī)入口的水分，并采 用前饋控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第一參數(shù)，然后將該第一參數(shù)發(fā)送至電子皮帶秤 2 ;通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀12測(cè)定氣流式烘絲機(jī)出口的水分，并使用水分 儀測(cè)得的結(jié)果與出口水分設(shè)定值通過(guò)PID控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第二參數(shù)；將 所述第一參數(shù)和第二參數(shù)發(fā)送至設(shè)于氣流式烘絲機(jī)前端的電子皮帶秤2，所述電子皮帶秤 2通過(guò)先后或同時(shí)響應(yīng)所述的第一參數(shù)和第二參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)入口的煙絲流量。
其中，前饋控制算法的計(jì)算公式為脫水量設(shè)定值X (100-出口水分設(shè)定值)/(入 口水分實(shí)時(shí)值-出口水分設(shè)定值)。
PID控制算法的計(jì)算公式為(PID的CV值X0. 02) X出料水分整合量范圍-出料水分整合量范圍。
操作時(shí)，所述PID控制算法根據(jù)氣流式烘絲機(jī)出口水分產(chǎn)生的偏差糾正或控制氣 流式烘絲機(jī)入口的煙絲流量。如圖2所示，所述PID控制算法與電子皮帶秤測(cè)定的煙絲流 量、以及氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀測(cè)定的出口水分形成閉環(huán)負(fù)反饋。
本發(fā)明的工作原理和工作過(guò)程為
在控制系統(tǒng)中，PID控制算法屬于反饋控制，而反饋控制的特點(diǎn)是不管出于什么原 因(外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化)，只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對(duì)元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性，解決前饋不能控制的不可測(cè)干擾。因此本發(fā)明在前饋控制系統(tǒng)中增加了反饋控制。經(jīng)過(guò)計(jì)算的入口煙絲流量由兩部分組成(I)前饋控制計(jì)算的值，即通過(guò)入口水分實(shí)時(shí)值算出的煙絲流量，計(jì)算公式是脫水量設(shè)定值X (100-出口水分設(shè)定值)/ (入口水分實(shí)時(shí)值-出口水分設(shè)定值)；(2)通過(guò)出口水分的PID調(diào)節(jié)算出的值，即通過(guò)反饋控制算出的煙絲流量，反饋控制的計(jì)算公式是(PID的CV值X0. 02) X出料水分整合量范圍-出料水分整合量范圍。需要說(shuō)明的是，上述計(jì)算公式中的“脫水量設(shè)定值”、“出口水分設(shè)定值”、“出料水分整合量范圍”可在氣流式烘絲機(jī)控制系統(tǒng)中的批次參數(shù)里進(jìn)行設(shè)置(如圖5所示)，而PID的CV值是指出口水分的PID控制器輸出的控制量(如圖6所示)。本發(fā)明的工作原理和工作過(guò)程為發(fā)明通過(guò)在前饋控制的基礎(chǔ)上增加了閉環(huán)負(fù)反饋，如圖2所示。本發(fā)明閉環(huán)負(fù)反饋的特點(diǎn)是根據(jù)出口水分偏差來(lái)決定控制氣流式烘絲機(jī)入口煙絲的流量，不管外界的干擾如何，只要出口水分產(chǎn)生偏差，就根據(jù)偏差進(jìn)行糾正，可以有效的消除穩(wěn)態(tài)誤差，解決前饋控制中不能控制的不可測(cè)干擾。而另一方面，前饋控制算法比反饋控制及時(shí)、有效。如果引起氣流式烘絲機(jī)出口水分較大波動(dòng)的主要外擾動(dòng)因素是可量測(cè)和可控制的，則可在反饋控制的同時(shí)，利用外擾信號(hào)直接控制輸出調(diào)節(jié)氣流式烘絲機(jī)入口的煙絲流量，這樣構(gòu)成了本發(fā)明的復(fù)合控制，能夠迅速有效地補(bǔ)償外擾對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，并利于提高氣流式烘絲機(jī)的控制精度。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，制絲線上的COMAS氣流式烘絲機(jī)(CTD)前端有HAUNI電子皮帶秤2，在沒(méi)有應(yīng)用本發(fā)明之前，CTD采用的是恒脫水量前饋控制方式，它是根據(jù)氣流式烘絲機(jī)入口煙絲的水分值，通過(guò)算法后直接調(diào)整氣流式烘絲機(jī)入口電子皮帶秤的流量來(lái)控制煙絲最終出口水分。由于蒸汽含水率、爐膛溫度、入口煙絲水分存在偏差等因素往往干擾會(huì)CTD烘絲機(jī)的控制效果，操作人員需要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不斷調(diào)整前饋控制參數(shù)來(lái)不斷修正出口水分值，達(dá)不到精細(xì)化控制的要求，標(biāo)偏達(dá)到了 O. 3-0. 4，如圖3所示。應(yīng)用了本發(fā)明前饋加反饋的控制方式后，能根據(jù)氣流式烘絲機(jī)出口的水分偏差，通過(guò)PID控制算法來(lái)糾正氣流式烘絲機(jī)入口的煙絲流量，從而有效地消除了前饋控制產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)入口的水分值，經(jīng)過(guò)前饋控制算法直接調(diào)節(jié)入口煙絲流量，有效的避免反饋控制的遲滯性，出口水分的跟隨性也得到了提高。通過(guò)本發(fā)明此種前饋加反饋的控制方式，既發(fā)揮了前饋校正作用及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能克服多種擾動(dòng)因素及對(duì)受控變量最終檢驗(yàn)的長(zhǎng)處，使得氣流式烘絲機(jī)的出口水分得到了很好的控制，標(biāo)偏降為O. 2左右，如圖4所示，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效的保證。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種氣流式烘絲水分控制方法，其特征在于所述的控制方法包括如下步驟通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)入口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)入口的水分，并采用前饋控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第一參數(shù)，然后將該第一參數(shù)發(fā)送至電子皮帶秤；通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)出口的水分，并使用水分儀測(cè)得的結(jié)果與出口水分設(shè)定值通過(guò)PID控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第二參數(shù)；將所述第一參數(shù)和第二參數(shù)發(fā)送至設(shè)于氣流式烘絲機(jī)前端的電子皮帶秤，所述電子皮帶秤通過(guò)先后或同時(shí)響應(yīng)所述的第一參數(shù)和第二參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)入口的煙絲流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流式烘絲水分控制方法，其特征在于所述前饋控制算法的計(jì)算公式為脫水量設(shè)定值X (100-出口水分設(shè)定值)/ (入口水分實(shí)時(shí)值-出口水分設(shè)定值)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流式烘絲水分控制方法，其特征在于所述PID控制算法的計(jì)算公式為(PID的CV值X0. 02) X出料水分整合量范圍-出料水分整合量范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的氣流式烘絲水分控制方法，其特征在于所述PID控制算法根據(jù)氣流式烘絲機(jī)出口水分產(chǎn)生的偏差糾正或控制氣流式烘絲機(jī)入口的煙絲流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣流式烘絲水分控制方法，其特征在于所述PID控制算法與電子皮帶秤測(cè)定的煙絲流量、以及氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀測(cè)定的出口水分形成閉環(huán)負(fù)反饋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣流式烘絲水分控制方法，所述的控制方法包括如下步驟通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)入口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)入口的水分，并采用前饋控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第一參數(shù)，然后將該第一參數(shù)發(fā)送至電子皮帶秤；通過(guò)設(shè)置在氣流式烘絲機(jī)出口的水分儀測(cè)定氣流式烘絲機(jī)出口的水分，并使用水分儀測(cè)得的結(jié)果與出口水分設(shè)定值通過(guò)PID控制算法獲得調(diào)節(jié)入口煙絲流量的第二參數(shù)；將所述第一參數(shù)和第二參數(shù)發(fā)送至設(shè)于氣流式烘絲機(jī)前端的電子皮帶秤，所述電子皮帶秤通過(guò)先后或同時(shí)響應(yīng)所述的第一參數(shù)和第二參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)入口的煙絲流量。本發(fā)明的前饋加反饋的控制方式能使得氣流式烘絲機(jī)的出口水分標(biāo)偏降為0.2左右，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)A24B3/04GK102987538SQ20121049303
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者李曉剛, 江琳, 郭劍華, 詹建勝, 馬建化, 洪偉齡, 廖穎潔, 張益鋒, 徐巧花, 張偉, 廖和濱, 蘇福彬 申請(qǐng)人:龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司