[发明专利]一种烟支圆周控制系统执行机构位置的预测方法

说明书

本发明目的是提供一种烟支圆周控制系统执行机构位置的预测方法，通过对前一时间段内的卷烟机圆周控制系统执行机构位置数据进行卡尔曼滤波，然后采用时间序列ARIMA模型实时分析目标值的动态特性进行提前预测并给出执行机构的调整策略以辅助烟支圆周控制系统对下游烟支圆周进行控制。

技术领域

本发明属于卷烟领域，具体涉及一种涉及烟草行业卷烟机设备烟支圆周自动控制系统。

背景技术

目前，卷烟机圆周自动控制系统主要由烟支圆周在线实时检测装置，工业控制计算机，伺服电机、联轴器、传动装置、执行机构以及信号处理器组成。在烟支生产过程中，由于受到生产工艺辅料波动、外部环境波动(如正压和负压)以及设备性能波动等多重因素的影响，烟丝经由吸丝带吸附烟丝并进入烟成型部位时，其成型模态(即圆周)会出现波动，这样的过程如果不及时进行干预，成品烟支就会出现圆周偏离中心值较多的现象，造成烟支次品率的提升。在生产中，现在的较好做法一般是会建立圆周自动控制系统来进行上述现象的弥补，通过圆周检测装置对烟支的圆周实时情况进行检测并与烟支圆周设定值进行比较，通过产生的圆周偏差反馈至信号处理系统，后通过信号处理系统指令由伺服电机经由联轴器拖动传动装置进行圆周调节执行机构的调节，而在一定范围内保证烟支圆周的合理性。然而，当机组上游的生产工艺或者设备状态发生改变时，下游烟支的圆周情况则会发生明显的不稳定现象。

为解决上问题，南京金梁科技有限公司公开了一种激光式在线圆周检测控制装置(申请号为CN201220479315.5)，一种烟支圆周在线检测控制系统，包括检测设备，检测设备与控制设备连接，控制设备与用于烟支圆周调整的步进电机连接进而进行反馈控制。郑州郑源实业有限公司公开了卷烟机烟支圆周纠偏自动调整机构(申请号为CN201320251307.X)，实现圆周的在线调整。常德瑞华制造有限公司公开了一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置及其方法(申请号为CN201410600492.8)，主要通过确保检测器精准性来进行圆周超标的烟支的剔除。红云红河烟草(集团)有限责任公司曲靖卷烟厂公开了一种卷烟滤棒、烟支圆周激光在线控制器等。上述传统的圆周控制系统是在上述情况发生后再对执行机构的位置进行迭代控制让烟支圆周趋于设定值，然而在这一时间段内依旧会造成大量次品烟支的产生。

为了解决生产过程中的复杂性以及影响因子的多变性等问题，静态预测模型的结果往往不尽人意；本发明中涉及的Kalman-ARIMA模型是不断根据新数据迭代更新的，这种在线更新不断迭代的模型能够更好的适用于本发明中的应用场景。

发明内容

本发明目的是提供一种烟支圆周控制系统执行机构位置的预测方法，通过对前一时间段内的卷烟机圆周控制系统执行机构位置数据进行卡尔曼滤波，然后采用时间序列ARIMA模型实时分析目标值的动态特性进行提前预测并给出执行机构的调整策略以辅助烟支圆周控制系统对下游烟支圆周进行控制。此外，当上游生产工艺或设备状态发生变化并引起下游烟支圆周产生较大波动时，本发明所提供的方法可以使下游烟支圆周更快地趋于合理区间之内。由于工业过程常常呈现出时变性、多动态、高噪音、低耦合等特性，而卡尔曼滤波是一种基于概率论和统计分析的算法，目前已被广泛应用于工业过程的动态数据处理中，它具有最小无偏差性，且能够最大限度地剔除数据中包含的随机干扰误差以得到真实值的最优估计。此外，ARIMA作为一种成熟的时序预测算法因具有严格的数学理论基础在工业领域已经得到大规模的应用并取得了很好的效果。

为实现上述发明之目的，本发明提供一种一种烟支圆周控制系统执行机构位置的预测方法，包括如下步骤：

步骤1，获取当前烟支圆周系统执行机构位置的时序数据：

从数控系统中获取固定长度L段的执行机构位置数据作为特征变量集，若数据出现缺失现象则根据缺失值的个数向下选取，保证数据的可用性与可靠性；

步骤2，将所述特征变量集作为样本，采用卡尔曼对其进行滤波：

a.当前估计值的推测：