一种HDT烘丝机串级控制方法与流程

本发明涉及卷烟制丝，尤其涉及一种hdt烘丝机串级控制方法。

背景技术：

1、烟草干燥是卷烟生产过程的关键步骤之一。hdt烘丝机是较新型的烟草连续干燥设备,与传统薄板烘丝机相比具有热效率高、干燥均匀等优点。但是hdt烘丝机的控制策略目前还不够成熟,直接影响着烘干质量。

2、目前，hdt烘丝机主要采用pid控制，以冷却水分为被控变量，燃烧炉燃气阀门开度为操纵变量，构成单回路控制。这种控制策略存在明显的滞后性，难以实现对hdt烘丝机内复杂的热传递与烟丝含水率变化过程的精确控制，导致出口烟丝含水率波动较大。随着行业对卷烟质量要求的提高,传统pid控制已难以满足需要，控制效果不够理想。

3、因此，亟需一种hdt烘丝机串级控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种hdt烘丝机串级控制方法，以解决上述现有技术中的问题，能够准确稳定地控制烘丝机烟丝的含水率。

2、本发明提供了一种hdt烘丝机串级控制方法，其中，包括：

3、分别采集hdt烘丝机的冷却水分m1、出口水分m2、入口水分m3和工艺气体温度t1；

4、对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f；

5、根据滤波后的出口水分m2f、滤波后的入口水分m3f和工艺气体温度t1，计算中间被控变量cv；

6、分别设置第一pid控制器的冷却水分设定值s1和第二pid控制器的中间被控变量cv设定值s2，其中，所述第一pid控制器用于对冷却水分m1进行控制，所述第二pid控制器用于对中间被控变量cv进行控制；

7、通过所述第一pid控制器，根据冷却水分设定值s1，计算出口水分设定值s2'；

8、通过所述第二pid控制器，根据出口水分设定值s2'的计算结果，计算燃烧炉燃气阀门开度p。

9、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，在hdt烘丝机的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3的采集过程中，采用红外式水分测量仪采集hdt烘丝机的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3。

10、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，在采集hdt烘丝机的出口水分m2之前，将烟丝经过波滚机翻转之后再采集hdt烘丝机的出口水分m2；

11、在采集hdt烘丝机的冷却水分m1之前，将烟丝经过皮带轮运输自然冷却、风选机混合及强制对流降温后，再采集hdt烘丝机的冷却水分m1。

12、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f，具体包括：

13、通过中值滤波器、曲线拟合滤波器和低通滤波器中的至少一种，对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3。

14、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f，具体包括：

15、针对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3，通过以下公式进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f：

16、yf(k)＝y(k)/n+(n-1)/n*yf(k-1)(1)

17、其中，k表示采样时刻，y(k)表示采样时刻k所对应的原始信号，yf(k)表示采样时刻k所对应的原始信号所对应的滤波信号，yf(k-1)表示采样时刻k-1所对应的原始信号所对应的滤波信号，n表示固定的窗口长度常数。

18、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述根据滤波后的出口水分m2f、滤波后的入口水分m3f和工艺气体温度t1，计算中间被控变量cv，具体包括：

19、根据滤波后的出口水分m2f、滤波后的入口水分m3f和工艺气体温度t1，通过以下公式计算中间被控变量cv：

20、cv＝h1*m2f+h2*t1+h3m3f+h4(2)

21、其中，h1、h2、h3和h4均表示固定常数系数。

22、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述通过所述第一pid控制器，根据冷却水分设定值s1，计算出口水分设定值s2'，具体包括：

23、所述第一pid控制器根据冷却水分设定值s1、输入偏差、比例系数、积分时间和微分时间，通过以下公式，计算出口水分设定值s2'：

24、

25、其中，(s1-m1f)表示第一pid控制器的输入偏差，kp1表示第一pid控制器的比例系数，ti1表示第一pid控制器的积分时间，td1表示第一pid控制器的微分时间。

26、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述通过所述第二pid控制器，根据出口水分设定值s2'的计算结果，计算燃烧炉燃气阀门开度p，具体包括：

27、所述第二pid控制器根据出口水分设定值s2'的计算结果、输入偏差、比例系数、积分时间和微分时间，通过以下公式，计算燃烧炉燃气阀门开度p：

28、

29、其中，(s2-cv)表示第二pid控制器的输入偏差，kp2表示第二pid控制器的比例系数，ti2表示第二pid控制器的积分时间，td2表示第二pid控制器的微分时间。

30、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，在公式(4)中，通过以下公式计算s2：

31、

32、其中，t1表示控制结构切换时间。

33、如上所述的hdt烘丝机串级控制方法，其中，优选的是，所述控制结构切换时间t1为首次检测到中间被控变量cv＝0的时间。

34、本发明提供一种hdt烘丝机串级控制方法，针对hdt烘丝机本身的工作原理和热工特性，提出一种适应其复杂烘干过程的控制优化策略，通过串级控制策略，以一种反馈控制的形式准确稳定地控制烘丝机烟丝的含水率，更为简单，同时能够有效降低非稳态的过渡时间，以及降低稳态时的水分波动，提升烘丝产品质量的稳定性。

技术特征：

1.一种hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，在hdt烘丝机的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3的采集过程中，采用红外式水分测量仪采集hdt烘丝机的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3。

3.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，在采集hdt烘丝机的出口水分m2之前，将烟丝经过波滚机翻转之后再采集hdt烘丝机的出口水分m2；

4.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f，具体包括：

5.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述对采集到的冷却水分m1、出口水分m2和入口水分m3进行滤波降噪处理，以分别得到滤波后的冷却水分m1f、滤波后的出口水分m2f和滤波后的入口水分m3f，具体包括：

6.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述根据滤波后的出口水分m2f、滤波后的入口水分m3f和工艺气体温度t1，计算中间被控变量cv，具体包括：

7.根据权利要求1所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述通过所述第一pid控制器，根据冷却水分设定值s1，计算出口水分设定值s2'，具体包括：

8.根据权利要求7所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述通过所述第二pid控制器，根据出口水分设定值s2'的计算结果，计算燃烧炉燃气阀门开度p，具体包括：

9.根据权利要求8所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，在公式(4)中，通过以下公式计算s2：

10.根据权利要求9所述的hdt烘丝机串级控制方法，其特征在于，所述控制结构切换时间t1为首次检测到中间被控变量cv＝0的时间。

技术总结本发明公开了一种HDT烘丝机串级控制方法，包括：采集HDT烘丝机的冷却水分、出口水分、入口水分和工艺气体温度；对冷却水分、出口水分和入口水分进行滤波降噪处理，以得到滤波后的冷却水分、出口水分和入口水分；根据滤波后的出口水分、入口水分和工艺气体温度，计算中间被控变量CV；分别设置第一PID控制器的冷却水分设定值S1和第二PID控制器的中间被控变量CV设定值S2；第一PID控制器根据S1，计算出口水分设定值S2'；第二PID控制器根据S2'的计算结果，计算燃烧炉燃气阀门开度P。本发明的HDT烘丝机串级控制方法，通过串级控制策略，以一种反馈控制的形式准确稳定地控制烘丝机烟丝的含水率，更为简单。技术研发人员：潘凡达,夏琛,杨凯华,樊虎,沈凯,黎明星,丁伟,高雪峰,边腾飞,焦凯旋,张博,陆成飞,黄华,周辰琛,杨双华受保护的技术使用者：浙江中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/3/11