一种烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法，依据烘丝过程头尾段筒温、风温、排潮风门等工艺变量的历史数据，采用三次函数作为径向基函数的Cubic-RBF-ARX模型对烘丝动态特性进行建模；所建模型具有自调节能力，能反映不同模式下的入口流量以及入口水分的变化对出口水分的影响，可根据头尾段不同模式的入口流量及入口水分的变化来预测未来出口水分的变化情况；根据所建模型对各工艺变量进行优化设定，可使头尾段叶丝出口水分的控制达到较好的效果。本发明专利技术方法综合考虑了来料量与各输入变量间的动态特性，可以更有效地克服来料流量和水分变化对烘丝过程头尾段的影响，适用于不同模式下叶丝入口流量与入口水分时的头尾段控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法。
技术介绍
烘丝过程是香烟制丝生产中最重要的一道加工工序，它主要是通过对叶丝进行加热干燥，降低叶丝的含水率，使烘烤后叶丝的含水率、温度均匀一致，并控制在一定的数值范围内，以满足生产工艺要求。烘丝的工艺流程主要分为预热、干头、中间以及干尾过程四个部分。在干头阶段，叶丝入口流量不断增加，但无叶丝出口水分的检测值，难以进行反馈控制，容易造成干头阶段出口水分控制品质差、干料多；在干尾阶段，由于叶丝入口流量骤然减少，而烘丝筒具有较大热容，筒壁内部温度难以按规定的速率下降等问题，也容易造成干尾阶段出口水分控制性能低且干料多。因此，“干头干尾”是目前烘丝过程出口水分控制的难点所在。现有的干头干尾过程控制方法主要有:(I)利用进入和输出烘丝机的物料和干燥介质作为热质平衡对象建立数学模型，结合前馈PID调节筒温的控制方式。但前馈数学模型仅考虑了进料的含水率和流量，并没有考虑热风温度等其他对出口水分有重要影响的因素，不能完全反应真实过程，造成头尾段烘丝机出口水分波动大，需要操作人员进行人工干预，对于头尾段不同模式下的、具有不同入口流量和入口水分的来料难以获得满意的控制效果。(2)在上述前馈控制的基础上，在头尾段增加蒸喷加湿装置对头尾料施加蒸汽水来提高头尾料的含水率，以降低干料量。但此方法仅对叶丝表层进行加湿，仅提高了叶丝表层湿度，仍然会造成烟丝内在质量的降低，且增加了出口水分控制的难度与稳定性。(3)通过多次试验、寻求最佳头尾阶段热风温度值和调整排潮阀门开度等工艺参数来减少干料量。此方法缺乏自调节能力，无法保证对于不同模式下具有不同入口流量和入口水分的来料时，该组工艺参数均为最优设定值；(4)在PID控制策略的基础上，将模糊控制的思想应用到烘丝机水分控制中。仅仅用单纯的二维模糊控制器来解决烘丝过程出口水分的控制问题仍然无法获得最优的工艺参数设定值，而且对于不同模式下的入口流量与入口水分的变化，还需对模糊控制规则表进行调整，这对工业生产带来不便。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供，使干头阶段叶丝出口水分尽可能快地上升、并快速到达稳定状态，使干尾阶段叶丝出口水分尽可能缓慢地下降，从而有效地减少头尾段的干料量，提高烘丝过程的控制性能；更有效地克服来料流量和水分变化对烘丝过程头尾段的影响，避免人工整定输入工艺变量参数的不便。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:，该方法为:I)根据烘丝机的运行流程，建立烘丝过程中叶丝入口流量、入口水分、筒温、风温、排潮风门、出口水分的时序关系，同时根据烘丝过程干头阶段无叶丝出口水分检测值、干尾阶段无叶丝入口流量与入口水分检测值的特点，采用三次函数作为径向基函数的Cubic-RBF-ARX模型，分别建立烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型；2)根据烘丝机头尾段的历史运行数据，采用结构化非线性参数优化方法分别优化烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型；3)依据优化的烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型，采用双S型函数描述干头阶段的排潮风门、风温、筒温的最优输入曲线；采用阶跃函数描述干头阶段的入口流量的最优输入曲线；采用指数函数描述干尾阶段排潮风门、风温、筒温和筒体电机频率的最优输入曲线；4)采用列维布格奈奎尔特方法，通过使优化的干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型计算出的出口水分预测值与出口水分设定值的误差最小，寻找出烘丝过程干头阶段与干尾阶段的最优输入曲线的参数，以适应来料情况的变化，减少干尾阶段的干料量。所述步骤I)中，烘丝机干头阶段Cubic-RBF-ARX模型为: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法，其特征在于，该方法为：1）根据烘丝机的运行流程，建立烘丝过程中叶丝入口流量、入口水分、筒温、风温、排潮风门、出口水分的时序关系，同时根据烘丝过程干头阶段无叶丝出口水分检测值、干尾阶段无叶丝入口流量与入口水分检测值的特点，采用三次函数作为径向基函数的Cubic?RBF?ARX模型，分别建立烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic?RBF?ARX模型；2）根据烘丝机头尾段的历史运行数据，采用结构化非线性参数优化方法分别优化烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic?RBF?ARX模型；3）依据优化的烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic?RBF?ARX模型，采用双S型函数描述干头阶段的排潮风门、风温、筒温的最优输入曲线；采用阶跃函数描述干头阶段的入口流量的最优输入曲线；采用指数函数描述干尾阶段排潮风门、风温、筒温和筒体电机频率的最优输入曲线；4）采用列维布格奈奎尔特方法，通过使优化的干头阶段与干尾阶段的Cubic?RBF?ARX模型计算出的出口水分预测值与出口水分设定值的误差最小，寻找出烘丝过程干头阶段与干尾阶段的最优输入曲线的参数，以适应来料情况的变化，减少干尾阶段的干料量。...

【技术特征摘要】
1.一种烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法，其特征在于，该方法为: 1)根据烘丝机的运行流程，建立烘丝过程中叶丝入口流量、入口水分、筒温、风温、排潮风门、出口水分的时序关系，同时根据烘丝过程干头阶段无叶丝出口水分检测值、干尾阶段无叶丝入口流量与入口水分检测值的特点，采用三次函数作为径向基函数的Cubic-RBF-ARX模型，分别建立烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型； 2)根据烘丝机头尾段的历史运行数据，采用结构化非线性参数优化方法分别优化烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型； 3)依据优化的烘丝过程干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型，采用双S型函数描述干头阶段的排潮风门、风温、筒温的最优输入曲线；采用阶跃函数描述干头阶段的入口流量的最优输入曲线；采用指数函数描述干尾阶段排潮风门、风温、筒温和筒体电机频率的最优输入曲线； 4)采用列维布格奈奎尔特方法，通过使优化的干头阶段与干尾阶段的Cubic-RBF-ARX模型计算出的出口水分预测值与出口水分设定值的误差最小，寻找出烘丝过程干头阶段与干尾阶段的最优输入曲线的参数，以适应来料情况的变化，减少干尾阶段的干料量。2.根据权利要求1所述的烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法，其特征在于，所述步骤I)中，烘丝机干头阶段Cubic-RBF-ARX模型为: H , ^ H H/Ji ?\ ,.H H “H.Η rrH\ ,% H Η/,Η.Η rrH\ 少)=^ο + ijp,-y —l )+Σν/ι^ -J -To)+ KfuAt -j -? ) f=\严:1 +-^3 -/.τ0Η)+ξΗ(η 其中: 3.根据权利要求1或2所述的烘丝机头尾段工艺变量优化控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭辉，顾云峰，王丹，刘明月，李立，阮文杰，魏吉敏，肖玉娇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：