滚筒烘丝过程的变参数控制方法技术

一种滚筒烘丝过程的变参数控制方法，包括由出口含水率和热风温度构成的串级控制系统。热风温度控制作为控制系统中的副回路或内环，出口含水率控制作为控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入，其特征在于：出口含水率控制采用带死区的变参数PID控制方式，当出口含水率与设定的含水率偏差在死区范围内（）时，PID控制器不产生控制动作，避免了因频繁动作而造成执行机构的损坏；而当偏差在一个设定的较小范围内（）时，减小比例系数、增大积分系数和微分系数；当偏差在较大范围内（）时，增大比例系数、减小积分系数和微分系数，使得既有利于加快响应速度、减小稳态误差，又可以保证很好的稳定性、防止积分饱和。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烟草生产的相关
，具体地说是一种。
技术介绍
在烟草加工过程中，烘丝环节是制丝生产线上的重要环节，直接影响成品烟丝的质量。其主要功能是确保烘丝机出口烟丝达到卷烟工艺要求的含水率，提高烟丝的成丝率和填充值，改变烟丝的物理性能。在烘丝过程中，当烘筒热风的温度发生波动时，出口烟丝的物理质量(整丝率、碎丝率和填充值)和感官质量都会受到较大的影响(《中国烟草学报》，2007(6), 24- ;《郑州轻工业学院学报(自然科学版)》，2009(1)，5-8)，且烘丝过程传热滞后较大，当热风温度发生变化或有扰动产生时，系统不能立即感知，控制作用严重滞后，从而影响对含水率的及时控制(《电气传动自动化》，2007(6), 32-35 ；《烟草科技》，2005(6), 10-15)。因而将出口含水率和热风温度构成串级控制系统，热风温度控制作为串级控制系统中的副回路或内环，当热风温度发生变化时，预先进行调节，使得其尚未导致出口含水率有明显变化前就已经被克服。出口含水率控制作为串级控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入。由于内环的存在可以显著减小其相位滞后，外环的动态品质可以得到适当的提高，对负荷侧扰动的抑制能力也有所提高。传统的烘丝过程出口含水率的串级控制框图如附图说明图1所示。但这种基于传统PID (固定控制器参数)控制的方案存在以下两个突出问题一是在正常生产阶段，由于烘丝过程的非线性性和滞后等特点，使得含水率PID控制器参数无法设置在最优状态，出口含水率波动幅度大；二是出口含水率测量含有较严重的噪声，原一阶滤波环节存在严重缺陷滤波时间常数太大，控制作用滞后，控制品质下降；滤波时间常数太小，测量波动大，控制作用频繁，也会造成热风温度控制频繁，从而影响执行器的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述现有技术所存在的问题，提出了一种滚筒烘丝过程的变参数控制方法-带死区的变参数PID(PID Controller with Variable Arguments,VAPID)含水率控制方法，通过在线调节PID参数来提高控制性能，可有效解决烘丝过程中非线性和大滞后对烟丝出口含水率的影响，增强系统抗干扰能力，提高烟丝出口含水率控制精度。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的本专利技术的，包括由出口含水率和热风温度构成的串级控制系统，热风温度控制作为串级控制系统中的副回路或内环，当热风温度发生变化时，预先进行调节，使得其尚未导致出口含水率有明显变化前就已经被克服，出口含水率控制作为串级控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入，其中 出口含水率控制采用带死区的变参数PID控制方式，当出口含水率与设定的含水率偏差 在死区范围内(MsM)时，该PID不产生控制动作，避免了因频繁动作而造成执行机构的损坏；而当偏差在一个设定的较小范围内(|%闻啦M)时，适当减小比例系数、增大积分系数和微分系数；当偏差在较大范围内时,适当增大比例系数、减小积分系数和微分系数，使得既有利于加快响应速度、减小稳态误差，又可以保证很好的稳定性、防止积分饱和。带死区的PID控制算法表达式可表示为权利要求1.一种，包括由出口含水率和热风温度构成的串级控制系统，热风温度控制作为串级控制系统中的副回路或内环，当热风温度发生变化时，预先进行调节，使得其尚未导致出口含水率有明显变化前就已经被克服；出口含水率控制作为串级控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入，其特征在于 出口含水率控制采用带死区的变参数PID控制方式，当出口含水率与设定的含水率偏差 在死区范围内(NlSbI)时，控制器不产生控制动作，避免了因频繁动作而造成执行机构的损坏；而当偏差在一个设定的较小范围内(Ι%Ι《Μ |%Ι)时，减小比例系数、增大积分系数和微分系数；当偏差在较大范围内时，增大比例系数、减小积分系数和微分系数，使得既有利于加快响应速度、减小稳态误差，又可以保证很好的稳定性、防止积分饱和。2.根据权利要求1所述的，其特征在于带死区的PID 控制算法表达式可表示为全文摘要一种，包括由出口含水率和热风温度构成的串级控制系统。热风温度控制作为控制系统中的副回路或内环，出口含水率控制作为控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入，其特征在于出口含水率控制采用带死区的变参数PID控制方式，当出口含水率与设定的含水率偏差在死区范围内()时，PID控制器不产生控制动作，避免了因频繁动作而造成执行机构的损坏；而当偏差在一个设定的较小范围内()时，减小比例系数、增大积分系数和微分系数；当偏差在较大范围内()时，增大比例系数、减小积分系数和微分系数，使得既有利于加快响应速度、减小稳态误差，又可以保证很好的稳定性、防止积分饱和。文档编号G05B13/02GK102331712SQ20111023770公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日专利技术者朱文魁, 邓国栋, 陈孚, 陈良元 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种滚筒烘丝过程的变参数控制方法，包括由出口含水率和热风温度构成的串级控制系统，热风温度控制作为串级控制系统中的副回路或内环，当热风温度发生变化时，预先进行调节，使得其尚未导致出口含水率有明显变化前就已经被克服；出口含水率控制作为串级控制系统中的主回路或外环，其控制输出为内环控制器的给定输入，其特征在于：出口含水率控制采用带死区的变参数ＰＩＤ控制方式，当出口含水率与设定的含水率偏差在死区范围内（）时，控制器不产生控制动作，避免了因频繁动作而造成执行机构的损坏；而当偏差在一个设定的较小范围内（）时，减小比例系数、增大积分系数和微分系数；当偏差在较大范围内（）时，增大比例系数、减小积分系数和微分系数，使得既有利于加快响应速度、减小稳态误差，又可以保证很好的稳定性、防止积分饱和。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孚，陈良元，朱文魁，邓国栋，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：41