[发明专利]一种烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法

说明书

本发明公开了一种烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法。它包括以下步骤：计算加料流量设定值，建立叶片加料系统的预测控制模型，计算出加料泵频率的预测输出量和反馈输出量。本发明可较好解决在物料流量波动大时加料瞬时精度超标以及整批生产加料累积精度大的难题，可达到较好的控制效果，并提高产品内在质量及后续工序满意度。本发明较传统PID算法，加料瞬时精度与累积精度有显著提升。现场生产数据表明物料流量发生剧烈波动时，叶片加料瞬时精度平均值从4.13%降至2.37%，累积精度平均值由0.29%降至0.04%。

技术领域

本发明涉及烟草制丝生产领域，具体涉及烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法。

背景技术

在烟草制丝过程中，加料的工艺流程是将香料厨房配置的料液由输料泵经输料管道输送到润叶滚筒内，与蒸汽一起喷洒在不断翻动的叶片上，完成烟叶加料。加料的均匀性直接影响卷烟的口感，加料均匀性由加料瞬时精度与累积精度两个指标体现。采样时刻k下，加料瞬时精度λ(k)与累积精度Λ(k)由以下公式计算：

其中δ(k)、Δ(k)分别为k时刻皮带秤瞬时流量与累计流量。R为料液比例系数，γ(k)、Г(k)分别为料液流量计的瞬时流量与累计流量，|·|为绝对值操作符。显然，加料过程的控制目标为λ(k)与Λ(k)均尽可能的趋近于0，即通过改变加料泵的输出频率u(k)使得γ(k)、Г(k)分别跟踪δ(k)×R与Δ(k)×R。根据国家烟草专卖局颁布的关于卷烟工艺规范，要求加料累积精度达到1.0%。

目前，在烟草制丝生产的加料工序中，主要采用常规PID控制方式控制加料流量，PID控制方式有以下几方面缺点：

(1) 控制目标仅考虑加料瞬时精度，即设定值r(k)考虑为δ(k)×R，被控量y(k)考虑为γ(k)，涉及加料累积精度的物理变量并未在控制系统中充分考虑。

(2) PID控制的主要缺陷是控制滞后，PID的输出u(k)基于反馈误差e(k)=r(k)-y(k)。因u(k)的作用所引起的被控量的下一周期实际值y(k+1)永远和设定值存在一个控制周期滞后。当设定值r(k)因叶片瞬时流量波动而突然增大或变小，无法通过提前预测而补偿设定值的瞬时波动；

(3) PID控制一般采用一组固定的PID参数。这种固定系数的方式对于时变的，非线性的过程控制很难起到实时控制的作用。而加料过程就是一种时变的、非线性的过程。因叶片瞬时流量波动、蒸汽压力与流量波动、料液温度变化等因素的干扰， u(k)与之间难以通过一个定常的线性时不变系统表达。

以上不足，直接导致应用传统PID进行料液流量控制时，容易产生加料控制精度超标的问题。

为解决累积精度超标问题，一种改进的方案是在δ(k)×R的基础上增加加料累积量与修正系数作为实时设定值。这种方案某种程度上解决了累积精度超标的问题，但由于其仍采用传统PID作为底层控制方案，因此难以从本质上克服控制滞后与环境干扰等因素的影响。特别是该方案难以在叶片瞬时流量发生剧烈波动时保证加料的瞬时精度与累积精度，同时难以保证累计精度趋近于0。

发明内容

本发明提供一种烟草制丝生产中提高叶片加料精度的方法，以解决在物料流量波动大时加料瞬时精度超标以及整批生产加料累积精度大的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

这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：