【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种烘丝机出口物料水分控制方法，属于卷烟制丝。
技术介绍
1、卷烟制丝烘丝机普遍采用的工作原理是：一定流量的蒸汽通过筒体薄板内壁，蒸汽在蒸汽道中凝结使热量有效的传导给薄板至烟丝上，同时，风机将环境空气送入蒸汽加热的热交换器产生的热风，流过滚筒期间，通过对流方式将热量传递给烟丝并带走水分，使烟丝达到均匀干燥、均匀加热和填充力均匀的增加，以及恒定的出口水分和水分。同时，筒体内部设置排潮系统，抽取部分含水、含热废气进行排放，以恒定物料的水分，同时间接地影响物料含水率。
2、由于烘丝过程具有较强的非线形、不确定性和大滞后性，再加上烟叶本身的特殊性质，因而使得烘丝过程的水分控制变得十分复杂。从本质上讲，制丝烘丝机物料水分控制属于非线性时变的大滞后系统，如图1所示，目前主流设备厂家采用串级pid控制方法对烘丝机出口水分进行控制。pid控制具有相应快、成熟度高等特点，但如果存在控制滞后、多变量耦合以及环境干扰的情况，pid控制就会出现控制波动大，需要不断调整设定等问题，这使得制丝生产过程经常需要具有丰富经验的操作人员进行调节，才能保证关键工艺指标的控制。同时，串联多级pid控制的缺点主要是控制器数量多、参数调节复杂、控制器之间相互影响、响应速度慢和参数调节不易等方面。因此，导致烘丝机出口水分控制滞后、波动大不稳定、不易找到最优参数等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种烘丝机出口物料水分控制方法，能基于烘丝机不同的主机运行状态和稳态
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供了一种烘丝机出口物料水分控制方法，包括：
4、响应于所述烘丝机进入预热阶段、生产状态初始阶段或者收尾阶段，烘丝机相应的水分控制回路中的出口物料水分采用双pid级联模型进行控制，其中双pid级联模型包括用于出口物料水分控制的前级pid模块和用于筒壁温度控制的后级pid模块；
5、响应于所述烘丝机进入生产稳定阶段，断开前级pid模块，采用miso-dmc模型计算出的筒壁温度设定值来对筒壁温度进行控制，采用miso-dmc模型与后级pid模块进行级联，进行烘丝机出口物料水分控制。
6、进一步的，所述前级pid模块和后级pid模块均为串级单闭环负反馈pid。
7、进一步的，所述生产状态初始阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制还未进入稳态；所述烘丝机进入生产稳定阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制进入稳态过程。
8、进一步的，所述miso-dmc模型包括四个预测控制输入变量和一个预测控制输出变量，四个预测控制输入变量分别为烘前水分值fv31、物料流量fv32、烘后出口水分cv3以及切换初始值i3，一个预测控制输出变量为筒壁温度设定值mv3。
9、进一步的，所述miso-dmc模型在建模前先进行模型辨识，将筒壁温度设定值mv3对应烘后出口水分cv3建立一阶滞后的传递函数模型；烘前水分值fv31对应烘后出口水分cv3建立一阶滞后的传递函数模型；物料流量fv32对应烘后出口水分cv3建立一阶滞后的传递函数模型。
10、进一步的，所述用miso-dmc模型计算出的筒壁温度设定值来对筒壁温度进行控制，包括：
11、⑤建立预测模型；
12、miso-dmc的单步预测模型公式为：
13、
14、miso-dmc的多步预测模型公式为：
15、
16、式2和式3中，为miso-dmc预测模型的下一步输出预测值，形式为标量值；为miso-dmc预测模型的当前值，形式为标量；为动态逆矩阵，形式为行矢量；δu(k)为增量矩阵，形式为列矢量；为miso-dmc预测模型的p步m个增量变化的输出预测值，形式为列矢量；为miso-dmc当前预测模型的p步输出预测值，形式为列矢量；a为动态矩阵，形式为行矢量；δum(k)m个增量变化的增量矩阵，形式为列矢量；
17、定义miso-dmc预测模型的输出y对应j个控制输入的uj阶跃响应为fj(t)，则可由它们在采样点上的值组成向量aj，其定义公式为：
18、aj＝[fj(1),fj(2),...,fj(n)],j＝1,2,3 (式4)
19、同样利用阶跃响应为fj(t)组成矩阵bj，其定义公式为：
20、
21、则由式4和式5得出动态逆矩阵a和动态矩阵a：
22、
23、a＝[b1 b2 b3] (式7)
24、增量矩阵δu(k)的定义为：
25、
26、m个增量变化的增量矩阵δum(k)定义公式为：
27、
28、⑥建立滚动优化；
29、在每个执行周期都要极小化性能指标j(k):
30、
31、式10中，参数
32、q＝block-diag[q(1),...,q(p)]；
33、r＝block-diag(r1,...,rm)，rj＝diag[r(1),...,r(m)],j＝1,…,m
34、无约束条件情况下，多步模型可计算出最优控制增量可利用如下公式进行计算：
35、
36、多步模型最优控制量则为：
37、um(k)＝um(k-1)+δum(k) (式12)
38、无约束条件情况下，单步预测最优控制增量可利用如下公式进行计算：
39、
40、其中，为dmc算法矩阵算子；
41、单步模型最优控制量则为：
42、u(k)＝u(k-1)+δu(k) (式14)
43、⑦反馈校正；
44、通过反馈校正建立误差矩阵h来预测k+1时刻的初始预测值，可利用如下公式进行计算：
45、
46、其中，误差矩阵
47、⑧平缓无扰模型切换；
48、如果k时刻，考虑到是否是双pid级联模型刚好切换到miso-dmc模型与后级pid模块级联模式，进行mv3值选择；
49、
50、其中i3为切换初始值，sp2(k)为双pid级联模型的后级pid设定值，时间tf为双pid级联模型刚好切换到miso-dmc模型与后级pid模块级联模式的时刻，u(k)为miso-dmc单步模型最优控制量；
51、通过上述①-④的动态矩阵计算，最终输出mv3值,与后级pid模块进行级联，将miso-dmc模型输出给后级pid模块；
52、采用miso-dmc模型计算出的值来对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述前级PID模块和后级PID模块均为串级单闭环负反馈PID。
3.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述生产状态初始阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制还未进入稳态；所述烘丝机进入生产稳定阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制进入稳态过程。
4.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述MISO-DMC模型包括四个预测控制输入变量和一个预测控制输出变量，四个预测控制输入变量分别为烘前水分值FV31、物料流量FV32、烘后出口水分CV3以及切换初始值I3，一个预测控制输出变量为筒壁温度设定值MV3。
5.根据权利要求4所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述MISO-DMC模型在建模前先进行模型辨识，将筒壁温度设定值MV3对应烘后出口水分CV3建立一阶滞后的传递函数模型；烘
6.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述用MISO-DMC模型计算出的筒壁温度设定值来对筒壁温度进行控制，包括：
7.根据权利要求6所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述后级PID筒壁温度设定值SP2(k)的公式定义为：
8.根据权利要求7所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据程序自动切换或人工手动切换选择双PID级联模型或者MISO-DMC模型与后级PID模块级联模式；
...【技术特征摘要】
1.一种烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述前级pid模块和后级pid模块均为串级单闭环负反馈pid。
3.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述生产状态初始阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制还未进入稳态；所述烘丝机进入生产稳定阶段定义为：烟丝经过烘丝机前端等待烘丝机处于生产主机状态，且出口物料水分反馈控制进入稳态过程。
4.根据权利要求1所述的烘丝机出口物料水分控制方法，其特征在于，所述miso-dmc模型包括四个预测控制输入变量和一个预测控制输出变量，四个预测控制输入变量分别为烘前水分值fv31、物料流量fv32、烘后出口水分cv3以及切换初始值i3，一个预测控制输出变量为筒壁温度设定值mv3。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：郭奔，汤尧平，徐锦青，张利宏，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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