小議組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用

姜海俠

摘要：組合積分系統(tǒng)屬于全新的過程系統(tǒng)，近年來在煙草工藝過程中應用十分廣泛，充分滿足了現代化工業(yè)生產的實際要求。文章主要對組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用進行了分析和研究。

關鍵詞：組合積分系統(tǒng)；煙草工藝；卷煙廠；現代化工業(yè)；煙絲烘干

前言：

隨著現代化工業(yè)的不斷發(fā)展，目前的控制方式已遠遠無法滿足實際的工作需求，且控制精度較低。基于上述情況，可將組合積分系統(tǒng)應用其中，以此達到優(yōu)化煙草行業(yè)工業(yè)設計的目的。

1煙草行業(yè)中的組合積分系統(tǒng)概述

組合積分的對象屬于一類開環(huán)穩(wěn)定對象，它的傳遞對象是由很多個積分時滯對象共同構成。在具體烘絲的過程中，含水率具有傳遞函數關系，具體分析如下：煙絲由傳送帶1傳輸至滾筒2，滾筒2中帶有夾套，并通入中壓蒸汽3中的空氣和煙絲。煙絲在熱風和旋轉滾筒的作用下，便會不斷向前移動，并脫掉多余水分。在上述環(huán)節(jié)中，若在中壓蒸汽3的閥位設計一個階躍，則出口含水率通常會保持在1min不變的狀態(tài)下，之后再呈直線型下降，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)，在此過程中，下降時間基本取決于熱風的速度和滾筒的旋轉速度。

鑒于加熱的方式存在差異，故系統(tǒng)的加熱方式也會相應的存在一定差別。在卷煙廠中，煙絲出口含水率的過程可進行傳遞函數的簡化，如A為膨脹煙絲的入口，而旋轉滾筒則設為B，在此存在很多的高壓水噴頭，水通過噴霧狀的方式噴出，并被煙絲均勻吸收。

在打葉復烤廠中，回潮環(huán)節(jié)的含水率過程一般可分為多個部分，總流量是由總閥進行控制和調節(jié)，各個分部分的水流量是由手動進行控制。煙葉在傳送帶的作用下，會按照一定順序依次進入回潮各工段，通過對各部分水流量進行手動控制和調節(jié)，可滿足具體的工藝需求。

2組合積分系統(tǒng)的控制算法

對于組合積分系統(tǒng)而言，無論PID控制器的整定效果如何，系統(tǒng)在運行過程中，其階躍響應難免會出現響應過于緩慢、超調、難以達到設定點等問題，且魯棒穩(wěn)定性和響應速度之間常無法達到一種平衡狀態(tài)。

假定PID控制器與無純滯后組合積分系統(tǒng)的結構分別為Gc=1/Kp[1+1Tis]和1/s（1-e-10s）。借助Ziegler-Nichols（Z-N）整定辦法，則可得出PID控制器的整定參數，Ti=20，KP=10。為了能夠為后續(xù)的比較工作提供方便，還可給出其他組的PID參數。實踐發(fā)現，無論該參數如何設定，穩(wěn)定性和響應速度之間均無法達到平衡狀態(tài)。為了有效緩解上述問題，需重點考慮組合積分對象自身的特殊性，在此情況下，基于模型的控制算法應運而生。

3組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用

3.1工藝過程模型構建

從控制角度來分析，過程靜態(tài)數學模型的控制算法和系統(tǒng)方案是很重要的環(huán)節(jié)，但在很多現實情況下，均需同時掌握過程動態(tài)特性，并要將動態(tài)模型和靜態(tài)模型進行有效結合，模型構建的具體方式分析如下：

3.1.1測試法。該方式最常應用于輸入輸出模型構建，其可結合具體輸出和輸入的數據，借助特定的數學運算，最終獲得模型，其在應用的過程中，常將研究過程視為“黑匣子”，并借助其外部特征，對基本的動態(tài)性質進行描述，因而也可被稱為“黑箱模型”。若工藝過程較為復雜，則通常會選擇該方式進行模型的構建。

3.1.2機理法。借助該方式進行建模，主要是充分借助了內在機理，并寫出各種各樣的平衡方程，具體如化學反應運動方程、物質平衡方程、反映流體流動方程、相平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程、物質平衡方程等等，同時也包括設備特性方程和物性參數方程等等，而從上述方程中，便可獲得研究所需的數學模型。

3.1.3躍階響應法建模。該建模方式在現實生活中最為常見，其可獲取系統(tǒng)的階躍響應?；緫貌襟E分析如下：首先，通過手動操作的方式，將過程工作處于測試所需狀態(tài)下，在平穩(wěn)運行一段時間之后，對過程輸入量進行調整和改變，并使用數據采集系統(tǒng)和記錄儀對輸出和輸入的變化曲線進行同步記錄，在經過一段時間之后，過程便會進入一個全新的穩(wěn)態(tài)，待整個實驗結束之后，便可通過相應曲線獲取過程階段響應。

3.2煙絲烘干過程的出口水分控制過程

在煙絲烘干的過程中，出口水分是輸出量，而脫水量是輸入量，結合烘干過程中的相關數據，可確定時間和脫水量數據之間的關系，如當時間在100s時，系統(tǒng)便會出現一次性階躍響應，而此時的輸出量出口水分也會發(fā)生相應的變化。

3.3應用效果

該控制方式目前在卷煙廠中應用十分廣泛，且效果顯著，可平穩(wěn)運行高達28個月。在正常的條件之下，原有控制方案的出口含水率控制精度通常在0.5%左右，而在非正常條件之下，若進料含水率出現較大變化波動時，則出口含水率的控制精度一般可保持在1.0%左右。在此情況下，為了避免出現大幅度的波動，且由于原有的控制器應用效果不明顯，對于出口含水率設定值的響應也相對緩慢，故在今后的方案設計中，不管是任何工作條件下，出口含水率均應控制在0.3%以內，以此確保應用效果和質量的穩(wěn)步提升。

結束語：

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，也為現代化工業(yè)提供了良好的發(fā)展空間，但與此同時，工業(yè)生產控制問題也變化愈發(fā)復雜，甚至直接對控制效果產生影響?；诖?，文章提出了組合積分系統(tǒng)，實踐證明，其在煙草工藝過程中的應用效果十分顯著，并可最大限度的發(fā)揮控制作用，故可在今后進行大范圍推廣。

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