一種關(guān)于ctd氣流式烘絲機(jī)的先進(jìn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及CTD氣流式烘絲機(jī)的控制方法，特別是設(shè)及一種關(guān)于CTD氣流式烘絲機(jī) 的先進(jìn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)現(xiàn)場通常會有一個(gè)被控變量采用兩個(gè)或者兩個(gè)W上的操縱變量進(jìn)行控制 的情況，一般都會把他們分別作單回路系統(tǒng)來控制，固定其中一個(gè)變量，控制另外一個(gè)變 量，或者把兩者并行控制，但是操縱變量的選擇既要考慮工藝的合理和經(jīng)濟(jì)，又要考慮控制 性能的快速性，運(yùn)兩者常常在一個(gè)控制過程中同時(shí)存在，比如煙草烘絲工段的烘絲機(jī)水分 控制系統(tǒng)中，通過固定筒壁溫度，或者調(diào)節(jié)排潮量來控制，運(yùn)樣就不能有機(jī)的結(jié)合運(yùn)兩者的 控制方式的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 控制系統(tǒng)中，人們通過對系統(tǒng)的輸入輸出進(jìn)行分析或通過數(shù)學(xué)建模從而獲得對象 的標(biāo)稱模型。但無論標(biāo)稱模型建立得如何精確，實(shí)際系統(tǒng)總是會存在未知的動態(tài)特性，即模 型的不確定性。實(shí)際對象與標(biāo)稱模型的偏差可W看成是系統(tǒng)的內(nèi)擾，在控制系統(tǒng)中，還往往 存在各種各樣的外部擾動，比如控制量擾動或測量噪聲，控制系統(tǒng)的運(yùn)些內(nèi)擾和外擾統(tǒng)稱 為系統(tǒng)的總擾動。
[0004] 在石化、鋼鐵、煙草等工業(yè)過程中，不可避免的會出現(xiàn)各種外部擾動。在運(yùn)些擾動 中，既有常值干擾，也有周期性干擾。對于常值干擾，一些常規(guī)的控制算法如Smith預(yù)估控制 算法，內(nèi)模控制算法就能對運(yùn)些干擾起到很好的抑制作用，使系統(tǒng)輸出達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。但是 對于變頻周期性干擾問題或其他較復(fù)雜的周期性干擾，上述方法就不管用了。因此，此類問 題也就成為了工業(yè)控制的一個(gè)難點(diǎn)所在。
[000引 CTD(Comas Tower化yer)是意大利COMAS公司研制的新型塔式氣流烘絲機(jī)，該機(jī) 采用恒脫水的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，維護(hù)保養(yǎng)方便。具有塔身高度低、膨脹與干燥一體化等優(yōu)點(diǎn)。 目前已在龍巖和廈口卷煙企業(yè)使用。
[0006]但由于CTD氣流烘絲機(jī)在國內(nèi)使用不多，還處在不斷優(yōu)化的過程中，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí) 存在不少問題，如:進(jìn)料系統(tǒng)堵料問題，出料氣鎖蒸汽外冒量大等。特別是出口葉絲含水率 波動比較大，控制精度不高，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的質(zhì)量提高。雖然廠家對運(yùn)個(gè)問題做了大量的 探索與改進(jìn)工作，如：對熱風(fēng)溫度采用相對于爐溫的串級控制方案，降低了熱風(fēng)溫度的波 動，依然存在W下問題：1.葉絲含水率控制的精度低，標(biāo)準(zhǔn)偏差大，平均值偏離設(shè)定點(diǎn)較大。 63批生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果為:標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為0.2633，最小為0.1589;在設(shè)定值± 0.75范圍 內(nèi)的合格率最大為97.6，最小為87.6;平均值偏離設(shè)定點(diǎn)最大為0.3102。2.在頭部由于水分 不能檢測，水分控制完全依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，造成頭部水分穩(wěn)定性差，波動時(shí)間長，干頭 煙絲多。3.由于PID控制波動大，調(diào)整的幅度過于激烈，對設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的沖擊較大，容易 造成堵料與設(shè)備故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種關(guān)于CTD氣流式烘絲機(jī)的先進(jìn)控制方法， 能夠去除干擾效果，使烘絲的出口水分達(dá)到更高的控制精度。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種關(guān)于CTD氣流式烘絲機(jī)的 先進(jìn)控制方法，將預(yù)測PI控制算法與雙重積分環(huán)節(jié)串聯(lián)使用，使得預(yù)測PI控制算法對常值 干擾進(jìn)行校正;在偏差減小的同時(shí)，所述雙重積分環(huán)節(jié)用于緩慢調(diào)節(jié)副控制器，使主執(zhí)行器 值回復(fù)到理想設(shè)定值上，從而使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)性能，并最終使系統(tǒng)達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)。
[0009] 所述預(yù)測PI控制算法的輸入/出關(guān)系為：
，其 中，λ是一個(gè)可調(diào)參數(shù)，直接控制閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的速度，K為增益、Τι積分時(shí)間常數(shù)、e(t)為輸 入與輸出的偏差、u(t)為輸出、u(t-L)為t-L時(shí)刻的輸出。
[0010] 所述雙重積分環(huán)節(jié)采取W排潮控制為主、熱風(fēng)溫度控制為輔的方式將兩者協(xié)調(diào)統(tǒng) 〇
[0011] 所述雙重積分環(huán)節(jié)在短期W排潮來控制出口水分，當(dāng)排潮的閥位超過設(shè)定值范圍 時(shí)，將調(diào)整熱風(fēng)溫度，通過熱風(fēng)溫度的改變，使排潮閥位恢復(fù)到設(shè)定值范圍。
[001引有益效果
[0013] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果:本發(fā)明將雙重積分環(huán)節(jié)引入到帶有預(yù)測PI控制器的系統(tǒng)中，保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài) 響應(yīng)，達(dá)到"急則治標(biāo)"的功效。在偏差減小的同時(shí)，雙重控制系統(tǒng)又發(fā)揮副控制器緩慢調(diào)節(jié) 的作用，使主執(zhí)行器值回復(fù)到理想設(shè)定值上，從而使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)性能，達(dá)到操作優(yōu) 化的目的，并最終使系統(tǒng)達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)，提高了系統(tǒng)精度，穩(wěn)定排潮閥位，不需過多人工 干預(yù)。
【附圖說明】
[0014] 圖1為單位反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[001引圖2為預(yù)測PI控制算法結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖3為預(yù)測PI加雙重積分環(huán)節(jié)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W對本發(fā)明作各種改動或修改，運(yùn)些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0018] 本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及一種關(guān)于CTD氣流式烘絲機(jī)的先進(jìn)控制方法，將預(yù)測PI控 制算法與雙重積分環(huán)節(jié)串聯(lián)使用，使得預(yù)測PI控制算法對常值干擾進(jìn)行校正;在偏差減小 的同時(shí)，所述雙重積分環(huán)節(jié)用于緩慢調(diào)節(jié)副控制器，使主執(zhí)行器值回復(fù)到理想設(shè)定值上，從 而使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)性能，并最終使系統(tǒng)達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)。
[0019] 本發(fā)明的原理是：
[0020] (1)雙重積分環(huán)節(jié)與預(yù)測PI控制算法結(jié)合，利用雙重控制環(huán)節(jié)優(yōu)良的動態(tài)響應(yīng)和 靜態(tài)性能，將預(yù)測PI控制算法與雙重積分環(huán)節(jié)串聯(lián)使用，既能夠提高水分的控制精度，又能 夠在進(jìn)料狀態(tài)(如入口水分，入口流量)發(fā)生變化的情況下，保持干燥塔內(nèi)濕度場相對恒定， 進(jìn)而保證烘絲的工藝質(zhì)量品質(zhì)，同時(shí)優(yōu)化頭部和尾部的控制模式，最大限度的降低頭部和 尾部干煙絲量。
[0021] (2)定義:如圖2所示，預(yù)測PI控制器，由獨(dú)立的兩部分構(gòu)成，PI控制和預(yù)測估計(jì)部 分，控制器的輸入/出關(guān)系為：
[0022]
[0023] 其中前者PI控制器，后者為預(yù)測控制器。其中，K為增益、Τι積分時(shí)間常數(shù)、e(t)為 輸入與輸出的偏差、U (t)為輸出、U (t-L)為t-L時(shí)刻的輸出。
[0024] 為了使烘絲的出口水分達(dá)到更高的控制精度，設(shè)計(jì)的先進(jìn)控制算法取代原有的 PID控制方式，由此建立一個(gè)全新的CTD氣流式烘絲機(jī)先進(jìn)控制新的模式。本實(shí)施方式采用 的關(guān)鍵技術(shù)包括:預(yù)測PI技術(shù)、Kalman濾波技術(shù)、雙重（多重)控制技術(shù)等。運(yùn)些技術(shù)均已經(jīng) 在工業(yè)中成功應(yīng)用，其先進(jìn)性與可靠性得到石油化工、鋼鐵、化纖、玻璃和卷煙等大型流程 工業(yè)的長期檢驗(yàn)。
[0025] 預(yù)測PI控制技術(shù)
[0026] 長久W來，傳統(tǒng)的PID控制算法由于結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易整定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工 業(yè)控制系統(tǒng)中。然而針對一些多變量、大滯后、非線性、強(qiáng)禪合的系統(tǒng)，PID算法往往并不