[发明专利]一种烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法

权利要求书

1.一种烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法，其特征在于包括以下步骤：

A：计算加料流量设定值r(k)； 包括以下步骤：

a1：如果加料流量累积量偏差与加料流量瞬时精度乘积为正，并且加料流量累积量偏差大于上限ε₊或者小于下限ε_-时，按照a2步骤计算加料流量每小时的补偿量，否则按照a6步骤计算r(k)；

a2：计算加料流量每小时的补偿量，期望其在X秒内补偿累积量偏差，加料流量每小时补偿量=，如果加料流量每小时补偿量≥皮带称瞬时流量×比例系数×加料流量瞬时精度误差上限ε₊，按照以下a3步骤计算r(k)；如果加料流量每小时补偿量皮带称瞬时流量×比例系数×加料流量瞬时精度误差下限ε_-，按照以下a4步骤计算r(k)，如果均不满足以上两个条件，按照以下a5步骤计算r(k)；

a3：r(k)=皮带称瞬时流量×比例系数×(1+加料流量瞬时精度误差上限ε₊)；

a4：r(k)=皮带称瞬时流量×比例系数×(1+加料流量瞬时精度误差下限ε_-)；

a5：r(k)=皮带称瞬时流量×比例系数+加料流量每小时补偿量；

a6：r(k)=皮带称瞬时流量×比例系数；

B：建立叶片加料系统的提前P步加料流量的预测控制模型，并以此为基础计算出加料泵频率的预测输出量u_p(k)，再根据当前加料流量设定值与加料流量实际值计算出加料泵频率的反馈输出量u_f(k)，加料泵频率的预测输出量u_p(k)和反馈输出量u_f(k)相加得到当前所需的加料泵频率输出值u(k)= u_p(k)+ u_f(k)。

2.根据权利要求1所述的烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法，其特征在于所述叶片加料系统的预测控制模型的建模方法包括以下步骤：

b1：采集加料泵频率输出值u(k)与加料瞬时流量y(k)的数据；

b2：利用u(k)和y(k)，通过最小二乘算法辨识得到加料系统的ARX模型；

b3：对辨识得到的ARX模型进行迭代推导得到未来时刻加料流量瞬时值y(k+j)，式中j=1,2,…,P，其中P为预测步长；

b4：采用最小二乘算法对ARX预测模型求解，叶片加料系统的动态特性用如下的ARX模型描述：

A(q)y(k)=B(q)u(k)，

式中A(q)=1+a₁q^-1+…+ a_nq^-n，B(q)=b₁q^-1+ b₂q^-2+…+ b_mq^-m，q^-1为后移算子，

利用输入、输出序列{u(k)}、{y(k)}，采用最小二乘法对模型参数θ进行辨识，

θ=[a₁…a_n b₁…b_m]^T ，

令，

则k时刻ARX模型的基于θ的预测输出表示为

(k|)=，

为使模型输出与实际输出的误差最小，求如下优化命题：

，

令上式对θ的导数等于0，可得模型的最优辨识参数：

，

根据辨识的ARX模型计算出当前时刻操作变量加料泵频率预测输出量u_p(k)。

3.根据权利要求1所述的烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法，其特征在于所述加料泵频率的反馈输出量u_f(k)的计算包括以下步骤：

c1：计算反馈误差e(k)=r(k)-y(k)；

c2: 设计有监督的自适应PID控制器，控制器参数K_P、K_I、K_D按照以下公式调整，

K_P(k+1)= K_P(k)+η_Pe(k)u(k)x₁(k)

K_I(k+1)= K_I(k)+η_Ie(k)u(k)x₂(k)

K_D(k+1)= K_D(k)+η_De(k)u(k)x₃(k)

其中η_P、η_I、η_D分别为比例P、积分I、微分D对应的学习速率，状态量x₁(k)=e(k)，

x₂ (k)=e(k)-e(k-1)，x₃(k)= e(k)-2e(k-1)+e(k-2)；

c3：分别计算出K_P、K_I、K_D三个参数各自对应的泵频率反馈分量，三者相加作为加料泵频率的反馈输出量：

其中，ω₁(k)= K_P(k)，ω₂(k)= K_I(k)，ω₃(k)= K_D(k)。