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    煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制研究

    2023-04-26 08:21:22張紅亮
    關(guān)鍵詞:煙草信號(hào)質(zhì)量

    張紅亮

    (河北白沙煙草有限責(zé)任公司 保定卷煙廠,河北 保定 074200)

    0 引言

    煙草供料成條機(jī)的功能是將團(tuán)結(jié)在一起、雜亂無(wú)章的煙絲進(jìn)行松散化處理,去除煙草中金屬顆粒、有機(jī)雜質(zhì)、煙草梗以及過(guò)短煙絲,將層層篩選好煙絲劃分為規(guī)定重量的煙絲束,按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格扭卷為煙支,再經(jīng)過(guò)包裝銷(xiāo)售供消費(fèi)者使用。煙支是否能夠被市場(chǎng)接受取決于消費(fèi)者滿意程度,而滿意度被煙支質(zhì)量?jī)?yōu)劣左右,去除煙草本身質(zhì)量偏差,影響煙支質(zhì)量最重要的因素就是煙草供料成條步驟。如果煙絲長(zhǎng)度參差不齊,到達(dá)規(guī)定重量煙絲束形成煙支會(huì)不夠均衡蓬松,口感很差,還極易發(fā)生爆口,煙支質(zhì)量差[1]。

    機(jī)械制造程度是衡量任意領(lǐng)域的制造業(yè)整體水平和能力的重要標(biāo)志,為提高煙草行業(yè)在國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,優(yōu)化生產(chǎn)效率和煙支質(zhì)量,本文創(chuàng)新性地對(duì)煙草供料成條機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,提出煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制技術(shù)?;趯?dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)的煙草供料成條機(jī)離散化滯后控制技術(shù)。導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)的集流過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的阻尼,能夠保證煙草在進(jìn)行松散化過(guò)程中的穩(wěn)定,避免煙支被拋灑出流水線,杜絕浪費(fèi)。設(shè)計(jì)離散化滯后控制算法,通過(guò)放大卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),精準(zhǔn)控制煙束修剪位置,改善煙草供料成條機(jī)控制過(guò)程的滯后問(wèn)題,最后利用離散化PID技術(shù)控制內(nèi)部機(jī)械振動(dòng)和外界環(huán)境干擾,平衡不同種類(lèi)煙絲束的密度,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制。

    1 煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

    煙草供料成條機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與機(jī)械制造業(yè)結(jié)合產(chǎn)物,是高穩(wěn)定性和高效率的自動(dòng)卷煙設(shè)備,主要模塊有:機(jī)械動(dòng)力模塊、煙草供給模塊,煙絲煙梗分離模塊、煙支束重量控制模塊、回絲模塊,液壓成型模塊。煙草供料成條機(jī)的組成如圖1所示。

    圖1 煙草供料成條機(jī)的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)

    現(xiàn)階段的供料成條機(jī)都已經(jīng)形成了相對(duì)完善的體系,結(jié)構(gòu)較為統(tǒng)一[2],但是各國(guó)產(chǎn)機(jī)型的煙絲松散程度和煙絲束均勻程度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為此本文拆分煙草供料成條機(jī)結(jié)構(gòu),深入研究,分析導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)在其中的應(yīng)用價(jià)值和流程[3],為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化成條機(jī)系統(tǒng)模塊提供真實(shí)數(shù)據(jù),使出產(chǎn)效率和質(zhì)量達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。安裝在煙草供料成條機(jī)的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    圖2 煙草供料成條機(jī)的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)

    如圖2所示,導(dǎo)軌滑塊主要由兩條導(dǎo)軌、一個(gè)滑塊和鋼絲連接構(gòu)成,在成條機(jī)機(jī)械動(dòng)態(tài)力作用下,導(dǎo)軌滑塊的集流會(huì)具有一定的彈性[4],其振動(dòng)產(chǎn)生的阻尼能夠降低成條機(jī)在煙絲煙梗分離時(shí)的共振幅度[5-7],提高集流煙絲重量精度。該結(jié)構(gòu)解決了由于傳動(dòng)帶傳輸導(dǎo)致煙絲容易斷折的問(wèn)題,先簡(jiǎn)單地將煙絲團(tuán)進(jìn)行初步松散,隨后借助于導(dǎo)軌滑塊裝置將煙絲按照箭頭指示方向輸入集流管道中[8],分散的煙絲在垂直向上氣流的作用下,重的煙梗、金屬碎屑等會(huì)被沉淀于下方,優(yōu)質(zhì)且較長(zhǎng)的煙絲有足夠體積被氣流輸送至上方,同時(shí),集流管道是由具有大量密集網(wǎng)孔的不銹鋼板構(gòu)成,還能進(jìn)一步去除傳統(tǒng)成條機(jī)難以去除的灰塵和細(xì)碎煙絲,使香煙的口感更加醇厚和優(yōu)質(zhì)。

    導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)技術(shù)原理如下:個(gè)體在固定空間內(nèi)氣流中進(jìn)行自由運(yùn)動(dòng),氣流速度為v,假設(shè)能夠靜止在氣流中,那么該個(gè)體的加速度α表示為:

    (1)

    (2)

    進(jìn)一步求出粒子懸浮速度v0,若R=G,那么:

    (3)

    可求得:

    (4)

    煙草的漂浮系數(shù)Kq的懸浮速度v0可通過(guò)煙草種類(lèi)和配比進(jìn)行調(diào)節(jié),由于煙絲、煙梗、金屬微粒、其他有機(jī)雜質(zhì)的質(zhì)量、形狀等特征不同,個(gè)體的漂浮性能也不一致,在基于導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)中面對(duì)的空氣阻力也不同,所以利用導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)能夠?qū)熃z和雜質(zhì)很好地分離出來(lái)[9-11]。

    2 導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制算法設(shè)計(jì)

    經(jīng)過(guò)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)處理后的煙絲束,煙絲重量和體積仍不夠均衡,直接成型為卷,一支煙不同位置的松緊程度各不相同,在燃燒過(guò)程中非常容易發(fā)生爆口事故,影響吸煙者口感;且不同煙支間的尺寸偏差過(guò)大,不利于計(jì)量和售賣(mài)。為了平衡煙束重量,本文將離散化滯后控制算法分為檢測(cè)-控制-平衡三步驟,通過(guò)氣-液放大重量裝置,憑借放大卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),控制平準(zhǔn)器進(jìn)行氣-電升降,改變修剪位置,平衡每一支煙的煙絲束密度。煙絲束密度控制流程如圖3所示。

    圖3 煙絲束密度控制

    2.1 基于超聲波傳感器的卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)采集

    為了精確采集到卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),需要利用超聲波傳感器采集原始煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),并對(duì)煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行去噪處理。

    超聲測(cè)距技術(shù)是一種方向性好、測(cè)量精度高、可靠性高、抗干擾性好的非接觸式測(cè)量技術(shù)、具有能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)測(cè)量物體物理距離的優(yōu)點(diǎn)。它是一種非接觸式測(cè)量技術(shù),不會(huì)受到煙絲的表面性質(zhì)及粉塵的影響,尤其適用于在陰暗、多灰、高濕度環(huán)境下生產(chǎn)的制絲現(xiàn)場(chǎng)。采用多個(gè)超聲波傳感器感知導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),因?yàn)閷?dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)的煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)數(shù)據(jù)量較大,因此選用非線性閾值方法對(duì)信號(hào)去噪,該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單且計(jì)算量較小,可以保證信號(hào)中的噪聲被清理干凈。首先小波分解煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),根據(jù)分層對(duì)應(yīng)系數(shù)選取合適的軟硬閾值進(jìn)行處理,這樣的優(yōu)點(diǎn)是可避免因噪聲排除對(duì)信號(hào)的影響,最終在系數(shù)的協(xié)助下對(duì)信號(hào)進(jìn)行逆變換并完成信號(hào)的重構(gòu)序列。

    將超聲波傳感器在輸送帶上方垂直安裝,通過(guò)超聲探測(cè)器將一束超聲脈沖信號(hào)發(fā)送至輸送帶上的煙絲,通過(guò)與煙絲表面相接觸,并將此過(guò)程所經(jīng)過(guò)的時(shí)間和已知的超聲傳輸速率相組合,得出測(cè)量的煙草的長(zhǎng)度再將信號(hào)反射回去,利用探測(cè)器接收信號(hào)。通過(guò)超聲波傳感器采集到帶有噪聲的煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)為x(k):

    (5)

    式中,N為超聲波傳感器數(shù)量,F(xiàn)j為一束超聲脈沖信號(hào)與煙絲束瞬時(shí)接觸的回彈信號(hào)。

    選取煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)適合的去噪小波基函數(shù),首先小波分解原始煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),提取出煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)對(duì)應(yīng)的尺度與細(xì)節(jié)系數(shù),則煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)小波分解的表達(dá)式為:

    (6)

    式中,aj,k為小波分解的尺度系數(shù),dj,k為小波分解的細(xì)節(jié)系數(shù),h、g為濾波器,j為小波分解層數(shù),k為離散點(diǎn)采樣點(diǎn)數(shù),n為離散點(diǎn)全部數(shù)量。

    經(jīng)過(guò)閾值處理的細(xì)節(jié)系數(shù)可以留下真實(shí)有效的細(xì)節(jié)系數(shù),將煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)中因噪聲出現(xiàn)的假性信號(hào)排除,閾值處理方法包含硬閾值和軟閾值函數(shù)法,其中硬閾值函數(shù)法的表達(dá)式為:

    (7)

    式中,W(dj,k)為閾值處理后的小波細(xì)節(jié)系數(shù)。

    軟閾值函數(shù)表達(dá)式為:

    (8)

    式中,sgn為符號(hào)函數(shù),λ為最合理的閾值。

    經(jīng)過(guò)軟閾值函數(shù)對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行收縮處理后,即可重構(gòu)出較光滑性的信號(hào),根據(jù)信號(hào)的屬性選取合適的閾值函數(shù)進(jìn)行處理。

    大部分信號(hào)去噪需要預(yù)知信號(hào)以及噪聲相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)作為依據(jù)支撐,但實(shí)際計(jì)算過(guò)程中,因先驗(yàn)知識(shí)提取較為困難,導(dǎo)致去噪性能下降,因此選用GCV準(zhǔn)則用于選取軟硬閾值,在該準(zhǔn)則下不需要再提取先驗(yàn)知識(shí)即可得到理想的去噪結(jié)果,其中GCV的函數(shù)表達(dá)式為:

    (9)

    逆變換閾值處理后的小波系數(shù),即可重構(gòu)去噪后的煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),得到干凈的且無(wú)限接近于原始信號(hào)的煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),其中小波重構(gòu)的計(jì)算公式為:

    (10)

    根據(jù)上式即可得出去噪后的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)。

    2.2 基于平準(zhǔn)器改變修剪位置

    通過(guò)氣-液放大重量裝置,計(jì)算放大后的卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)為:

    (11)

    式中,x*(k)為放大處理后的信號(hào),χ表示氣-液放大重量裝置計(jì)算系數(shù),x(k)0為采集到的原始信號(hào)最大值。

    控制平準(zhǔn)器進(jìn)行氣-電升降,改變修剪位置,平衡每一支煙的煙絲束密度,方程為:

    (12)

    式中,dt為煙絲修剪長(zhǎng)度,xt為修剪次數(shù),o表示最優(yōu)修剪位置。

    2.3 基于PID技術(shù)的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制

    離散化滯后控制作為煙草供料成條機(jī)的前反饋系統(tǒng),煙絲束重量偏差處在一定范圍內(nèi)能夠正常卷制,煙支產(chǎn)出量高控制系統(tǒng)經(jīng)多次運(yùn)算難免出現(xiàn)邏輯混沌,為優(yōu)化系統(tǒng)細(xì)微偏差,本文使用PID(比例-積分-微分控制)完成技術(shù)實(shí)現(xiàn)離散化滯后控制[12-14]。其中比例用于描述供料成條機(jī)歷史數(shù)據(jù),積分用于描述現(xiàn)成條機(jī)階段運(yùn)行,去除穩(wěn)態(tài)誤差,微分用于在進(jìn)行預(yù)判的同時(shí)調(diào)整控制量[15],通過(guò)對(duì)成條機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的3種狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和判斷,從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)滯后輸送自動(dòng)化控制。

    PID是線性組合控制技術(shù),通過(guò)對(duì)煙絲束偏差Δxt進(jìn)行比例-積分-微分運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)煙草供料成條機(jī)對(duì)煙絲束密度的離散化控制。

    輸入值和輸出值間關(guān)系如下:

    (13)

    式中,Kp表示比例系數(shù),Ti表示對(duì)煙絲束偏差Δxt進(jìn)行積分處理的值,u(t)為控制策略,Ki表示積分系數(shù),Td表示對(duì)煙絲束偏差Δxt進(jìn)行微分處理的值,Kd表示微分系數(shù),且Kd=KpTd。

    考慮到實(shí)際煙草供料成條機(jī)工作過(guò)程會(huì)受到太多內(nèi)部機(jī)械振動(dòng)和外界環(huán)境干擾[16],系統(tǒng)的確定性和線性特征模糊,直接使用線性PID技術(shù)的控制效果極差,難以滿足正常需求,為此將模糊控制理論和PID結(jié)合,實(shí)現(xiàn)煙草供料成條機(jī)離散化控制[17-19]。離散化模糊PID控制流程如圖4所示。

    圖4 離散化模糊PID控制流程

    模糊控制器的傳遞函數(shù)形式為:

    (14)

    其中:Us表示模糊化輸入值和輸出值的關(guān)系,Es表示模糊控制誤差,s表示被控制主體。

    通過(guò)離散化模糊PID控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)煙絲束重量偏差的微小控制,具體步驟為:

    (15)

    步驟2:確定模糊PID控制策略。將公式(15)中煙絲束偏差偏差輸入到模糊規(guī)則中,得到煙絲束偏差補(bǔ)償模糊子集[20-22]。利用PID控制算法,以煙絲束偏差補(bǔ)償模糊子集、煙絲束偏差偏差模糊量作為輸入量,計(jì)算控制策略:

    (16)

    式中,u(t)表示煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)模糊PID控制策略,K表示模糊PID控制器參數(shù),e(t)表示PID控制器輸入量,即煙絲束偏差補(bǔ)償模糊子集,δ、Td分別表示積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù),正常情況積分時(shí)間常數(shù)取值范圍為0~1,微分時(shí)間常數(shù)取值范圍為0.5~1.5[23-25]。

    步驟3:煙絲束偏差控制。根據(jù)實(shí)際情況對(duì)PID控制器參數(shù)設(shè)定,將u(t)代入公式(13),對(duì)煙絲束偏差補(bǔ)償處理,實(shí)現(xiàn)煙絲束偏差的離散化模糊PID控制,解決了控制過(guò)程的滯后問(wèn)題。

    3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析

    3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

    為驗(yàn)證所提技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的效果,進(jìn)行技術(shù)性能測(cè)試。煙絲結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)短是影響煙草供料成條的關(guān)鍵因數(shù),為此,本文將設(shè)計(jì)的機(jī)器與控制算法下處理好煙絲束再次經(jīng)過(guò)三層篩網(wǎng)進(jìn)行振動(dòng)分離,以整絲率和碎絲率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),明確控制技術(shù)處理的煙草質(zhì)量。煙草原料和煙支規(guī)格如表1所示,篩網(wǎng)規(guī)格如表2所示。且安裝在振動(dòng)分離器上的篩網(wǎng)滿足GB/T5330.2規(guī)定。分別為表1煙草原料和煙支規(guī)格、表2篩網(wǎng)規(guī)格。

    表1 煙草原料和煙支規(guī)格

    表2 篩網(wǎng)規(guī)格

    3.2 機(jī)器性能分析

    本文選取超聲波傳感器型號(hào)為PS-400超聲波糾偏傳感器,其利用高頻超聲波直線傳播的原理,能夠檢測(cè)到卷煙絲束邊緣位置,且不受材料透明度的影響。將基于超聲波傳感器的卷煙高度監(jiān)控系統(tǒng)安裝在帶式輸送機(jī)上,并通過(guò)設(shè)置在帶式輸送機(jī)上的速度編碼器,對(duì)其進(jìn)行跟蹤,并將其輸出到控制系統(tǒng)中。最終由控制器對(duì)煙絲的運(yùn)動(dòng)高度和輸送帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擬合,將超聲傳感器安裝高度、輸送帶上煙絲寬度、不同等級(jí)煙絲的濃度等因素綜合考慮,對(duì)通過(guò)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的帶式輸送機(jī)上的煙束的高度和傳送帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了實(shí)時(shí)的測(cè)量,利用網(wǎng)絡(luò)傳輸裝置將煙絲的瞬時(shí)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,并將其傳遞給主機(jī),從而實(shí)現(xiàn)煙絲的瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào)可視化顯示、儲(chǔ)存及共享。

    為測(cè)試用本文方法改造煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制的效果,采用本文方法對(duì)機(jī)器進(jìn)行改進(jìn)后,獲取控制信號(hào)特征結(jié)果,查看延遲情況,由于篇幅限制,僅隨機(jī)呈現(xiàn)一種控制信號(hào)和正常信號(hào),用圖5描述。

    圖5 機(jī)器改造前后控制信號(hào)情況

    分析圖5可知,本文方法下的機(jī)器工作情況良好,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造后,能夠可靠獲取控制信號(hào)信息,并且,清晰呈現(xiàn)不同控制信號(hào)結(jié)果,為控制過(guò)程提供可靠的多態(tài)數(shù)據(jù)依據(jù)。并且,本文方法的一階延遲得到了較好的緩沖,信號(hào)分布均勻,能夠有效改善煙草供料成條機(jī)在控制過(guò)程中的延遲滯后問(wèn)題。分析其原因可知,本文設(shè)計(jì)的離散化滯后控制算法,能夠通過(guò)氣-液信息放大重量裝置,放大卷制前煙絲束瞬時(shí)質(zhì)量信號(hào),再利用精準(zhǔn)控制平準(zhǔn)器進(jìn)行氣-電升降改變修剪位置,有效改善了煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)控制滯后的問(wèn)題。

    3.3 應(yīng)用測(cè)試實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

    1)整絲率:

    (17)

    其中:TZ表示整絲率,ma、mb表示在a、b篩網(wǎng)上得到的煙絲重量,M表示經(jīng)過(guò)控制技術(shù)處理后煙草總重量,二者單位都是g。

    2)碎絲率:

    (18)

    其中:TS表示碎絲率,mc表示在c篩網(wǎng)上得到的煙絲重量,單位是g。

    3.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析

    將技術(shù)控制下4種不同配比原材料,整絲率和碎絲率和人工分離得到的結(jié)果對(duì)比,如圖6所示,人工分離結(jié)果為設(shè)定的理想輸送控制結(jié)果,再對(duì)比成品的整絲率和碎絲率,圖7所示,成品煙支煙絲指標(biāo)通過(guò)剝離煙紙獲得。

    圖6 原材料整絲率和碎絲率對(duì)比

    圖7 成品煙支整絲率和碎絲率對(duì)比

    由于煙草內(nèi)還存在其他雜質(zhì),所以整絲率和碎絲率相加結(jié)果不為1。分析圖6、圖7結(jié)果可知,原材料、成品煙支經(jīng)所提控制技術(shù)和人工分離結(jié)果的整絲率和碎絲率值相差較小,所提控制技術(shù)下數(shù)值相對(duì)高。分析器原因在于,在松散化處理過(guò)程中,部分碎絲一直游離于煙草上方,沒(méi)有接觸過(guò)下方篩網(wǎng)進(jìn)而掉落。值得注意的是,在期望中成品煙支的整絲率和碎絲率應(yīng)該和人工分離結(jié)果更加貼近,但是從圖6中觀察,二者碎絲量都提高了。

    為此分別統(tǒng)計(jì)原材料和成品煙支碎絲長(zhǎng)度,如圖8所示。

    圖8中能夠看出,原材料和成品煙支碎絲長(zhǎng)度均處于0.8~1.4 mm之間,沒(méi)有過(guò)大差別,但是這部分煙絲應(yīng)該在煙絲松散化階段被剔除。為此,本文進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),在煙絲成束過(guò)程中,為保證煙絲束密度,平衡器通過(guò)放大的信號(hào)進(jìn)行上下調(diào)節(jié)切割器,在切割煙絲過(guò)程中,切割器將長(zhǎng)煙絲分為短煙絲,短煙絲變成碎絲,提升了碎絲率。

    為進(jìn)一步分析技術(shù)優(yōu)劣,計(jì)算所提技術(shù)控制下碎絲率和空頭率、煙支質(zhì)量的關(guān)系,如圖9所示,用戶能接受的空頭率為1.5%~2.0%內(nèi)。

    圖9 碎絲率和空頭率、煙支質(zhì)量的關(guān)系

    通過(guò)圖9能夠看出,在技術(shù)控制下碎絲率的范圍在0.04~0.08之間,圖8中的空頭率在1.57~1.68間,煙支質(zhì)量在0.828~0.865 g間,都滿足煙草供料成條要求,證明技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)煙草供料成條的離散化滯后控制。分析其原因可得,所提方法利用離散化模糊PID技術(shù),根據(jù)模糊度推斷獲取模糊度的集合,模糊化外界環(huán)境干擾以及內(nèi)部機(jī)械振動(dòng),實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)離散化滯后控制,準(zhǔn)確控制碎絲率和空頭率滿足煙草供料成條要求,提升了煙支質(zhì)量。

    所提方法有效解決了煙草供料成條機(jī)控制過(guò)程的延遲滯后問(wèn)題,可同時(shí)滿足不同種類(lèi)煙草供料的成條需求,提升了煙草供料成條機(jī)卷制煙支質(zhì)量。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    為降低煙支空頭率,提升用戶的使用感,本文設(shè)計(jì)煙草供料成條機(jī)導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)的離散化滯后控制技術(shù),利用導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)煙草供料成條機(jī)控制穩(wěn)定性,并放大瞬時(shí)煙絲束密度信號(hào)值,通過(guò)平準(zhǔn)器控制切割器,實(shí)時(shí)調(diào)整切割位置,減少控制滯后情況,最后將模糊控制與PID技術(shù)結(jié)合,利用比例-積分-微分動(dòng)態(tài)調(diào)整輸送物料量和速度,實(shí)現(xiàn)離散化滯后控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提技術(shù)的碎絲率和空頭率均滿足煙草供料成條要求,能夠提高煙支質(zhì)量,減少煙支不同位置煙絲松緊程度不一問(wèn)題。

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