一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法与流程

1.本发明涉及卷烟制丝技术领域，尤其涉及一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法。


背景技术：

2.润叶过程是卷烟制丝工艺中一道重要工序，通过对烟片增温增湿，使其完全松散并达到一定的温湿度，以满足后续加工的工艺要求，同时提高烟片的韧性和耐加工性。通过调节加水泵频率，达到控制烟叶含水率的目的。
3.由于润叶增湿过程具有较强的非线形、不确定性和大滞后性，再加上烟叶本身的特殊性质，因而使得润叶过程的水分控制变得十分复杂。从本质上讲，制丝润叶机物料水分控制属于非线性时变的系统，在某些生产过程较为稳定的阶段可近似认定为线性定常系统。而基于改进控制模型为目的而采取的时滞smith控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、预测控制等控制策略，往往需要精确的数学模型。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，解决现有技术中润叶过程中的水分控制较为复杂，基于改进控制模型为目的而采取的控制策略缺乏精确数学模型的问题，在生产过程较为稳定的阶段可近似出精确数学模型的性质和参数，由此获得制丝润叶机物料水分控制模型的稳定性、稳定裕度、准确性和时域快速响应特性，以便对精确数学模型进行进一步的改进和修正。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
6.本发明提供了一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，包括：
7.在润叶机满足生产条件时进入生产阶段；
8.在生产阶段中对润叶机进行水分控制，以公式化的形式定义润叶机水分控制的稳定阶段；
9.当润叶机水分控制进入稳定阶段时，将非线性时变的系统近似为线性化的定常系统，获取制丝润叶机物料水分控制模型。
10.进一步的，所述在生产阶段中对润叶机进行水分控制，包括：
11.采用pid控制模块控制润叶机水分控制回路中的入口加水控制、出口补水加水控制、热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制；
12.将pid控制模块中的设定值sp定义为生产阶段中水分控制回路的预置设定值，所述预置设定值包括设备参数和/或配方参数。
13.进一步的，所述在生产阶段中对润叶机进行水分控制，还包括：
14.当出口红外水分仪检测到出口有物料水分数值时，将出口补水加水控制作为主要物料水分控制回路；所述出口补水加水控制用于控制出口物料水分；
15.取消出口补水加水控制回路的预置设定值，将出口的物料水分数值通过pid级联
的方式反馈给出口补水加水pid控制回路的设定值sp，进行闭环控制。
16.进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，包括：
17.润叶机相应的出口物料水分控制回路中的入口加水控制1
#
pid回路和出口补水加水控制2
#
pid回路进入水分控制稳定状态；
18.其中，持续时长为time1的时间内的入口加水控制1
#
pid回路的设定值sp1减去实际值pv1的均值的差值的绝对值低于阈值tv1，且持续时长为time1的时间内的实际值pv1的标准差值sd1低于阈值tv2；
19.持续时长为time2的时间内的出口补水加水控制2
#
pid回路的设定值sp2减去实际值pv2的均值的差值的绝对值低于阈值tv3，且持续时长为time2的时间内的实际值pv2的标准差值sd2低于阈值tv4。
20.进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，包括：
21.针对入口加水控制1
#
pid回路，持续时长为time1的时间内：
[0022][0023]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的均值，sp1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的设定值，tv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；
[0024]
的计算公式为：
[0025][0026]
式中，n1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的总和；
[0027]
sd1的计算公式为：
[0028][0029]
式中，sd1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的标准差值，xi为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的单个样本数值；
[0030]
持续时长为time1的时间内，sd1＜tv2；tv2为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；
[0031]
针对出口补水加水控制2
#
pid回路，持续时长为time2的时间内：
[0032][0033]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的均值，sp2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的设定值，tv3为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值；
[0034]
的计算公式为：
[0035][0036]
式中，n2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的总和；
[0037]
sd2的计算公式为：
[0038][0039]
式中，sd2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的标准差值，yi为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的单个样本数值；
[0040]
持续时长为time2的时间内，sd2＜tv4；tv4为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值。
[0041]
进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，还包括：
[0042]
保持入口加水控制相对稳定与出口补水加水控制相对稳定；保持热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制相对稳定；
[0043]
所述入口加水控制相对稳定包括入口加水控制1
#
pid回路的输出值cv1保持低于阈值tv5，所述出口补水加水控制相对稳定包括出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值cv2保持低于阈值tv6；
[0044]
所述保持热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制相对稳定包括热风温度控制回路3
#
pid回路、排潮负压4
#
pid回路和直喷蒸汽5
#
pid回路进入水分稳定状态；
[0045]
其中，持续时长为time4的时间内的热风温度控制3
#
pid回路的设定值sp3减去实际值pv3的均值的差值的绝对值低于阈值tv7；持续时长为time4的时间内的实际值pv3的标准差值sd3低于阈值tv8；持续时长为time5的时间内的排潮负压4
#
pid回路的设定值sp4减去实际值pv4的均值的差值的绝对值低于阈值tv9；持续时长为time5的时间内的实际值pv4的标准差值sd4低于阈值tv
10
；持续时长为time6的时间内的直喷蒸汽5
#
pid回路的设定值sp5减去实际值pv5的均值的差值的绝对值低于阈值tv
11
；持续时长为time6的时间内的实际值pv5的标准差值sd5低于阈值tv
12
。
[0046]
进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，还包括：
[0047]
cv1＜tv5,且持续时长超过time3；
[0048]
cv2＜tv6,且持续时长超过time3；
[0049]
式中，cv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的输出值，cv2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值，tv5为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值，tv6为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值；
[0050]
针对热风温度控制3
#
pid回路，持续时长为time4的时间内：
[0051][0052]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的均值，sp3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的设定值，tv7为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值；
[0053]
的计算公式为：
[0054][0055]
式中，n3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的总和；
[0056]
sd3的计算公式为：
[0057][0058]
式中，sd3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的标准差值，wi为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的单个样本数值；
[0059]
持续时长为time4的时间内，sd3＜tv8；tv8为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值；
[0060]
针对排潮负压4
#
pid回路，持续时长为time5的时间内：
[0061][0062]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的均值，sp4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的设定值，tv9为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值；
[0063]
的计算公式为：
[0064][0065]
式中，n4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的总和；
[0066]
sd4的计算公式为：
[0067][0068]
式中，sd4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的标准差值，zi为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的单个样本数值；
[0069]
持续时长为time5的时间内，sd4＜tv
10
；tv
10
为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值；
[0070]
针对直喷蒸汽5
#
pid回路，持续时长为time6的时间内：
[0071][0072]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的均值，sp5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的设定值，tv
11
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值；
[0073]
的计算公式为：
[0074][0075]
式中，n5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的总和；
[0076]
sd5的计算公式为：
[0077][0078]
式中，sd5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的标准差值，gi为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的单个样本数值；
[0079]
持续时长为time6的时间内，sd5＜tv
12
，tv
12
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值；
[0080]
进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，还包括：
[0081]
保持热风温度控制回路控制、排潮负压阀门开度和直喷蒸汽控制回路控制相对稳定；保持润叶机出口物料水分处于稳定受控状态；
[0082]
所述热风温度控制回路控制相对稳定包括热风温度控制3
#
pid回路的输出值cv3保持低于阈值tv
13
并持续time7长度的时间；
[0083]
所述排潮负压阀门开度相对稳定包括排潮负压4
#
pid回路的输出值cv4保持低于阈值tv
14
并持续time8长度的时间；
[0084]
所述直喷蒸汽控制回路控制相对稳定包括直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值cv5保持低于阈值tv
15
并持续time9长度的时间；
[0085]
所述润叶机出口物料水分处于稳定受控状态包括出口物料温度的实际值vtemp
real
与被控要求值vtemp
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
16
；出口物料水分的实际值vmos
real
与被控要求值vmos
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
17
。
[0086]
进一步的，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，还包括：
[0087]
cv3＜tv
13
，且持续时长超过time7；
[0088]
cv4＜tv
14
，且持续时长超过time8；
[0089]
cv5＜tv
15
，且持续时长超过time9；
[0090]
|vtemp
real-vtemp
set
|＜tv
16
，且持续时长超过time
10
；
[0091]
|vmos
real-vmos
set
|＜tv
17
，且持续时长超过time
11
；
[0092]
式中，cv3为热风温度控制3
#
pid回路的输出值，cv4为排潮负压4
#
pid回路的输出值，cv5为直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值，tv
13
为热风温度控制3
#
pid回路的阈值，tv
14
为排潮负压4
#
pid回路的阈值，tv
15
为直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值，tv
16
和tv
17
为对应出口的水分相关值，vtemp
real
为出口物料温度的实际值，vtemp
set
为出口物料温度的被控要求值，vmos
real
为出口物料水分的实际值，vmos
set
为出口物料水分的被控要求值。
[0093]
进一步的，所述制丝润叶机物料水分控制模型的获取方法包括：
[0094]
对出口补水加水控制输出补水泵的频率值给定一个固定增量值，并模拟成一个稳定的阶跃信号；
[0095]
记录出口物料水分的实际值随着时间t变化的数据，并利用计算机算法拟合成曲线；
[0096]
通过所述曲线反向计算出一阶加滞后的控制模型传递函数中的参数值，求得近似的一阶滞后的模型，所述近似的一阶滞后的模型即为制丝润叶机物料水分控制模型；
[0097]
所述制丝润叶机物料水分控制模型为：
[0098][0099]
式中，k为静态放大系数，ts为时间常数，τ为模型滞后时间，s为拉普拉斯变换因子，φ(s)为制丝润叶机物料水分控制模型的传递函数。
[0100]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0101]
本发明公开了一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，以公式化的形式定义了润叶机水分控制稳定阶段，有效地识别出了可近似为线性化的定常系统的阶段和利用场景，获得了稳定生产阶段的制丝润叶机物料水分控制的精确数学模型，该模型可以在生产进入稳定状态时使用。通过级联pid反馈修正出口补水设定值的方法，能有效稳定烟草润叶工艺物料的水分控制，通过串联两个单反馈pid的形式，且结合累加修正的方法使得定义的润叶机水分控制稳定阶段更加趋于实际情况，更能有效地符合烟草筒体装置的加工特性，具有较好的可实现性，行业上可与实物试车同时进行，不额外浪费烟草物料资源。相比于传统的pid控制，本方法可以近似出精确数学模型的性质和参数，基于本发明方法，利用数学工具切线方程确定的参数以及精确数学模型具有较高的准确性，精确数学模型简单且参数较少，还具有稳定性、稳定裕度和时域快速响应特性，以便对精确数学模型进行进一步的改进和修正。且基于该精确数学模型的特点，可采取的时滞smith控制、模糊控制、神经网络、自适应控制和预测控制等控制策略，取代设备原有pid控制，有效地提高特定生产状态下物料水分控制的稳定性、准确性和快速性。
附图说明
[0102]
图1是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法流程图；
[0103]
图2是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型中的润叶机水分控制常规阶段示意图；
[0104]
图3是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型中的润叶机水分控制稳定阶段示意图；
[0105]
图4是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型中的近似的单回路过程控制示意图；
[0106]
图5是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型中的阶跃信号示意图；
[0107]
图6是本发明实施例一提供的一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型中的构建函数f(t)的阶跃相应曲线示意图。
具体实施方式
[0108]
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0109]
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0110]
如图1～图6所示，本实施例提供了一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，包括如下步骤：
[0111]
步骤一：在润叶机满足生产条件时进入生产阶段；
[0112]
首先，判断松散润叶机是否开始生产，如是则往下执行，如否则继续返回等待直至满足生产条件。在松散润叶机满足生产条件时进入生产阶段。
[0113]
步骤二：在生产阶段中对润叶机进行水分控制，以公式化的形式定义润叶机水分控制的稳定阶段；
[0114]
对润叶机相应的水分控制回路中的入口加水控制和出口补水加水控制采用单闭环负反馈pid(比例积分微分控制器)进行控制，润叶机中对出口物料水分有间接影响的热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制也采用单闭环负反馈pid进行控制。将各个pid控制模块中的设定值sp定义为生产阶段各控制回路的预置设定值(设备参数或配方参数)，如图2所示。整个生产过程以相对稳定的反馈方式进行，待出口红外水分仪检测到出口有物料水分数值时，锁定影响出口物料水分的出口补水加水控制为主要物料水分控制回路，取消出口补水加水pid回路的预置设定值，将出口物料水分值经过pid级联的方式反馈给出口补水加水pid控制回路的sp值进行闭环控制，如图3所示。
[0115]
具体方法为：新增一个出口物料水分6
#
pid回路，出口物料水分值作为该pid的实际值pv6，工艺要求的出口物料水分标准值作为该pid的设定值sp6，pid输出一个范围是-100％～+100％的过程值cv6，然后经过简单换算公式得出adjust值。adjust值为每个运算周期计算修正值，用于对出口加水量预置设定值进行实时地修正，以满足精准控制的目的。
[0116]
adjust值的计算公式为：
[0117]
adjust＝cv6*k；
[0118]
式中，k为级联pid的修正系数，adjust值为每个运算周期计算修正值，cv6为出口物料水分6
#
pid回路的过程值。
[0119]
将adjust值与出口加水量预置设定值作加法，得到出口加水量实时设定值并赋值给sp2。所述出口加水量实时设定值＝adjust+出口加水量预置设定值
[0120]
＝cv6*k+出口加水量预置设定值。
[0121]
然后，等待润叶机水分控制进入稳定阶段。在本方法中，润叶机水分控制稳定阶段的定义为：润叶机相应的出口物料水分控制回路中的入口加水控制1
#
pid回路和出口补水加水控制2
#
pid回路进入水分控制稳定状态。
[0122]
需要说明的是，在本阶段，定义阈值tv1～tv
17
，阈值tv1～tv
17
是分别用于判断设备是否进入润叶机水分控制稳定阶段的值域比较型参数，由用户根据调试经验设定。其中阈值tv1、tv2和tv5对应1
#
pid回路，阈值tv3、tv4和tv6对应2
#
pid回路，阈值tv7、tv8和tv
13
对应3
#
pid回路，阈值tv9、tv
10
和tv
14
对应4
#
pid回路，阈值tv
11
、tv
12
和tv
15
对应5
#
pid回路，阈值tv
16
和tv
17
对应出口水分相关值。
[0123]
定义时长参数time1～time
11
，时长参数time1～time
11
是分别用于判断设备是否进入润叶机水分控制稳定阶段的时间长度比较型参数，由用户根据调试经验设定。其中time1和time3对应1
#
pid回路，time2和time3对应2
#
pid回路，time4和time7对应3
#
pid回路，time5和time8对应4
#
pid回路，time6和time9对应5
#
pid回路，time
10
和time
11
对应出口水分相关值。
[0124]
其中，持续时长为time1的时间内的入口加水控制1
#
pid回路的设定值sp1减去实际值pv1的均值的差值的绝对值低于阈值tv1，且持续时长为time1的时间内的实际值pv1的标准差值sd1低于阈值tv2。
[0125]
持续时长为time2的时间内的出口补水加水控制2
#
pid回路的设定值sp2减去实际值pv2的均值的差值的绝对值低于阈值tv3，且持续时长为time2的时间内的实际值pv2的标准差值sd2低于阈值tv4。
[0126]
基于数学公式的描述为：
[0127]
针对入口加水控制1
#
pid回路，持续时长为time1的时间内：
[0128][0129]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的均值，sp1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的设定值，tv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；
[0130]
的计算公式为：
[0131][0132]
式中，n1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的总和；
[0133]
sd1的计算公式为：
[0134]
[0135]
式中，sd1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的标准差值，xi为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的单个样本数值；
[0136]
持续时长为time1的时间内，sd1＜tv2；tv2为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；
[0137]
针对出口补水加水控制2
#
pid回路，持续时长为time2的时间内：
[0138][0139]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的均值，sp2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的设定值，tv3为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值；
[0140]
的计算公式为：
[0141][0142]
式中，n2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的总和；
[0143]
sd2的计算公式为：
[0144][0145]
式中，sd2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的标准差值，yi为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的单个样本数值；
[0146]
持续时长为time2的时间内，sd2＜tv4；tv4为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值。
[0147]
同时，稳定阶段还需要满足：保持入口加水控制相对稳定与出口补水加水控制相对稳定；保持热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制相对稳定。
[0148]
所述入口加水控制相对稳定包括入口加水控制1
#
pid回路的输出值cv1保持低于阈值tv5并持续相应的一段时间，所述出口补水加水控制相对稳定包括出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值cv2保持低于阈值tv6并持续相应的一段时间。
[0149]
基于数学公式的描述为：
[0150]
cv1＜tv5,且持续时长超过time3；
[0151]
cv2＜tv6,且持续时长超过time3；
[0152]
式中，cv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的输出值，cv2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值，tv5为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值，tv6为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值。
[0153]
另外，润叶机中对出口物料水分有间接影响的热风控制、排潮负压控制和直喷蒸
汽控制也需要满足稳定条件，包括：热风温度控制回路3#pid回路、排潮负压4#pid回路和直喷蒸汽5#pid回路进入水分稳定状态。
[0154]
其中，持续时长为time4的时间内的热风温度控制3
#
pid回路的设定值sp3减去实际值pv3的均值的差值的绝对值低于阈值tv7；持续时长为time4的时间内的实际值pv3的标准差值sd3低于阈值tv8；持续时长为time5的时间内的排潮负压4
#
pid回路的设定值sp4减去实际值pv4的均值的差值的绝对值低于阈值tv9；同理，持续时长为time5的时间内的实际值pv4的标准差值sd4低于阈值tv
10
；持续时长为time6的时间内的直喷蒸汽5
#
pid回路的设定值sp5减去实际值pv5的均值的差值的绝对值低于阈值tv
11
；持续时长为time6的时间内的实际值pv5的标准差值sd5低于阈值tv
12
。
[0155]
基于数学公式的描述为：
[0156]
针对热风温度控制3
#
pid回路，持续时长为time4的时间内：
[0157][0158]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的均值，sp3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的设定值，tv7为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值。
[0159]
的计算公式为：
[0160][0161]
式中，n3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的总和。
[0162]
sd3的计算公式为：
[0163][0164]
式中，sd3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的标准差值，wi为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的单个样本数值。
[0165]
持续时长为time4的时间内，sd3＜tv8；tv8为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值。
[0166]
针对排潮负压4
#
pid回路，持续时长为time5的时间内：
[0167][0168]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的均值，sp4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的设定值，tv9为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值。
[0169]
的计算公式为：
[0170][0171]
式中，n4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的总和。
[0172]
sd4的计算公式为：
[0173][0174]
式中，sd4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的标准差值，zi为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的单个样本数值。
[0175]
持续时长为time5的时间内，sd4＜tv
10
。tv
10
为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值。
[0176]
针对直喷蒸汽5
#
pid回路，持续时长为time6的时间内：
[0177][0178]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的均值，sp5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的设定值，tv
11
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值。
[0179]
的计算公式为：
[0180][0181]
式中，n5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的总和。
[0182]
sd5的计算公式为：
[0183][0184]
式中，sd5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的标准差值，gi为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的单个样本数值。
[0185]
持续时长为time6的时间内，sd5＜tv
12
，tv
12
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值。
[0186]
同时，稳定阶段还需要满足：保持热风温度控制回路控制、排潮负压阀门开度和直喷蒸汽控制回路控制相对稳定；保持润叶机出口物料水分处于稳定受控状态。
[0187]
热风温度控制3
#
pid回路的输出值cv3保持低于阈值tv
13
并持续time7长度的时间，代表热风温度控制回路控制相对稳定。排潮负压4
#
pid回路的输出值cv4保持低于阈值tv
14
并持续time8长度的时间，代表排潮负压阀门开度相对稳定。直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值
cv5保持低于阈值tv
15
并持续time9长度的时间，代表直喷蒸汽控制回路控制相对稳定。
[0188]
基于数学公式的描述为：
[0189]
cv3＜tv
13
，且持续时长超过time7；
[0190]
cv4＜tv
14
，且持续时长超过time8；
[0191]
cv5＜tv
15
，且持续时长超过time9；
[0192]
式中，cv3为热风温度控制3
#
pid回路的输出值，cv4为排潮负压4
#
pid回路的输出值，cv5为直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值，tv
13
为热风温度控制3
#
pid回路的阈值，tv
14
为排潮负压4
#
pid回路的阈值，tv
15
为直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值。
[0193]
除此之外，稳定阶段还需要满足：润叶机出口物料水分均处于稳定受控且小波动的状态。要求出口物料温度的实际值vtemp
real
与被控要求值vtemp
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
16
，并持续相应的一段时间；出口物料水分的实际值vmos
real
与被控要求值vmos
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
17
，并持续相应的一段时间。
[0194]
基于数学公式的描述为：
[0195]
|vtemp
real-vtemp
set
|＜tv
16
，且持续时长超过time
10
；
[0196]
|vmos
real-vmos
set
|＜tv
17
，且持续时长超过time
11
；
[0197]
式中，tv
16
和tv
17
为对应出口的水分相关值，vtemp
real
为出口物料温度的实际值，vtemp
set
为出口物料温度的被控要求值，vmos
real
为出口物料水分的实际值，vmos
set
为出口物料水分的被控要求值。
[0198]
同时满足上述所有条件与数学公式，才定义为润叶机水分控制稳定阶段。
[0199]
步骤三：当润叶机水分控制进入稳定阶段时，将非线性时变的系统近似为线性化的定常系统，获取制丝润叶机物料水分控制模型。
[0200]
只有进入润叶机水分控制稳定阶段，才能将非线性时变的系统近似为线性化的定常系统，才能通过复杂方法获取水分控制稳定阶段的线性化的精确控制模型，即制丝润叶机物料水分控制模型。
[0201]
由于在前述步骤中，已将出口补水加水控制2
#
pid回路作为出口物料水分控制的唯一反馈控制通路，将出口物料水分值经过pid级联的方式反馈给出口补水加水pid控制回路的sp值进行闭环控制。出口补水加水pid输出控制的补水泵频率的快慢将直接控制出口物料水分的高低。此时，整个润叶机出口物料水分控制简化为单一的过程控制，如框图4所示。由于出口补水加水控制2
#
pid回路的输出控制出口物料水分的变化是不振荡、单调的、有滞后(时延)和惯性的，且具有自平衡能力，属于自恒过程。同时，基于对于出口补水加水pid输出控制的补水泵频率输出阶跃特性曲线，出口物料水分呈现阶跃相应曲线的形状与特性考虑，该控制过程可近似作为一阶滞后的模型进行精确获取与准确验证。
[0202]
自动控制原理中，一阶加滞后的控制模型传递函数为：
[0203][0204]
式中，k为静态放大系数，ts为时间常数，τ为模型滞后时间，s为拉普拉斯变换因子，φ(s)为制丝润叶机物料水分控制模型的传递函数。
[0205]
进行拉普拉斯逆变换后，在阶跃扰动量a的作用下，其时间特性函数为：
[0206][0207]
式中，y(t)为时间特性函数，t为时间。
[0208]
其函数曲线大致形状如图5所示。
[0209]
本发明方法通过给出口补水加水控制输出补水泵频率值一个固定增量值，模拟成一个稳定的阶跃信号，记录出口物料水分vmos
real
'随着时间t变化的数据，并利用计算机算法拟合成曲线。通过该曲线反向计算出一阶加滞后的控制模型传递函数中的k、t、τ三个参数值，从而求得近似的一阶滞后的模型。
[0210]
具体方法如下：先计算出润叶机水分控制稳定阶段出口补水加水控制pid回路输出补水泵频率值的均值其计算公式为：
[0211][0212]
式中，n6为润叶机水分控制稳定阶段出口补水加水控制输出补水泵频率值数据的个数，为补水泵频率值实际值的总和，为润叶机水分控制稳定阶段出口补水加水控制pid回路输出补水泵频率值的均值。
[0213]
接着，计算出润叶机水分控制稳定阶段的出口物料水分均值其计算公式为：
[0214][0215]
式中，为润叶机水分控制稳定阶段的出口物料水分均值，n7为润叶机水分控制稳定阶段出口物料水分实际值数据的个数，为出口物料水分实际值的总和。
[0216]
如果则给定一个增量p，并将其累加到值上，且保持出口补水加水控制2
#
pid回路为手动状态，输出cv2值始终为模拟出一个阶跃量为p的阶跃信号，且始终稳定地作用于系统输出端，如图5所示。记录出口物料水分vmos
real
'随着时间t变化的数据，并计算出vmos
real
'与润叶机水分控制稳定阶段出口物料水分均值的差值，其定义为数据y。则y的定义公式为：
[0217][0218]
式中，y为润叶机水分控制稳定阶段的出口物料水分的实际值与水分控制稳定阶段出口物料水分均值的差值，vmos
real
'为润叶机水分控制稳定阶段的出口物料水分的实际值。
[0219]
根据阶跃信号持续的作用，记录上述y值，打点到以时间t为横坐标的坐标上，拟合出曲线，其曲线的大致形状如图6所示。
[0220]
利用数学工具计算出一阶加滞后的控制模型传递函数中的k、t、τ三个参数值，方法如下：
[0221]
首先定义k值，
[0222][0223]
式中，k为静态放大系数，y(∞)为阶跃相应曲线的稳态值，a为阶跃扰动增量值。
[0224]
再定义一个函数f(t)，令
[0225]
由于一阶滞后的模型具有自平衡能力，属于自恒过程。阶跃相应必收敛于固定值，其值定义为y(∞)，将y(t)与y(∞)的比值定义为函数f(t)，则函数f(t)的公式为：
[0226][0227]
式中，f(t)为时间特性函数y(t)与阶跃相应曲线的稳态值y(∞)的比值。
[0228]
如图6所示，在曲线f(t)上寻找一个d点，过改点的切线斜率值为最大。由数学积分相关知识可推出f(t)在原点出斜率为零，随着t值增加，其斜率逐渐增大，直到到达d点为斜率最大值。过d点以后，随着t值增加，其斜率逐渐减小，逼近y(∞)时，其斜率趋近于零。
[0229]
在本发明方法中，由于自控控制系统记录值为以固定时间间隔的采样值，需要标准化的算法求出精确性较高的d点坐标值以及过d点的切线斜率值，方法如下：
[0230]
以t＝0为数据记录起点，每次间隔ts时间，记录f(t)值，并存入数组a[a1,a2,a3,
…
,an]中，其中数组a包含n个采样数据。然后将数组a的后一个数值减去前一个数值，定义为新的数组b[b1,b2,b3,
…
,b
(n-1)
]，其中b1＝a
2-a1，b2＝a
3-a2，b3＝a
4-a3，
…
，b
(n-1)
＝a
n-a
(n-1)
，数组b包含n-1个采样数据。再对数组b的每个数据做除法，得到数组c[c1,c2,c3,
…
,c
(n-1)
]，其中c1＝b1/ts，c2＝b2/ts，c3＝b3/ts，
…
，c
(n-1)
＝b
(n-1)
/ts，数组c包含n-1个采样数据。
[0231]
普遍地，将ts设置长度约为1秒，因此直接寻找数组c中最大的数据单元，定义为d点，则d点的切线斜率kd的定义公式为：
[0232]
kd＝max(c1,c2,c3…c(n-1)
)＝cd；
[0233]
式中，max()函数为统计学常用求最大值函数，cd代表数组c最大的数据单元，d为数组c最大数据单元对应的序号，其中1《d《(n-1)。
[0234]
与此同时，还应满足如下连续条件不等式：
[0235]
c1≤c2≤c3...≤cd≥...≥c
(n-3)
≥c
(n-2)
≥c
(n-1)
；
[0236]
若不满足上述连续不等式，则说明模型误差过大，需要重新拟定润叶机水分控制稳定阶段的条件以及参数，重新进行阶跃响应试验，直至能获取精确的一阶滞后传递函数的最大切线斜率点d以及上述的连续条件不等式。
[0237]
d点坐标为式中，ts*(d+1)为d点的横坐标值，代表数组a中的第(d+1)个数据，为d点的纵坐标值，纵坐标值为横坐标值代入f(t)函数的对应值。
[0238]
由此可得，过d点的切线函数g(x)的表达式为：
[0239][0240]
将b点坐标(τ,0)代入g(x)的表达式，求出τ，得到公式：
[0241][0242]
上述等式中除了τ值，均为已知量，则可根据上述等式求出τ值。
[0243]
将a点坐标(t+τ,1)代入g(x)的表达式求出t，得到公式：
[0244][0245]
则可以得出公式：
[0246][0247]
上述等式中除了t值，均为已知量，则可根据上述等式求出t值。
[0248]
由此可得，制丝润叶机物料水分控制模型的传递函数为：
[0249][0250]
参数k值、参数t值和参数τ值均已求出。由此，可得特殊生产稳定模式下的制丝润叶机物料水分控制模型。
[0251]
需要说明的是，使用本方法在杭州卷烟厂现场试验与matlab仿真时，采用有效的参数组合为：tv1＝1.0；tv2＝0.3；tv3＝0.3；tv4＝0.2；tv5＝5.0％；tv6＝5.0％；tv7＝3.0；tv8＝0.3；tv9＝0.5；tv
10
＝0.2；tv
11
＝0.9；tv
12
＝0.2；tv
13
＝tv
14
＝tv
15
＝5.0％；tv
16
＝1；tv
17
＝0.5；time1＝time2＝time3＝200s；time4＝time5＝time6＝time7＝time8＝time9＝150s；time
10
＝time
11
＝250s；a＝20％。
[0252]
综上，本实施例提供了一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，以公式化的形式定义了润叶机水分控制稳定阶段，有效地识别出了可近似为线性化的定常系统的阶段和利用场景，获得了稳定生产阶段的制丝润叶机物料水分控制的精确数学模型，该模型可以在生产进入稳定状态时使用。通过级联pid反馈修正出口补水设定值的方法，能有效稳定烟草润叶工艺物料的水分控制，通过串联两个单反馈pid的形式，且结合累加修正的方法使得定义的润叶机水分控制稳定阶段更加趋于实际情况，更能有效地符合烟草筒体装置的加工特性，具有较好的可实现性，行业上可与实物试车同时进行，不额外浪费烟草物料资源。相比于传统的pid控制，本方法可以近似出精确数学模型的性质和参数，基于本发明
方法，利用数学工具切线方程确定的参数以及精确数学模型具有较高的准确性，精确数学模型简单且参数较少，还具有稳定性、稳定裕度和时域快速响应特性，以便对精确数学模型进行进一步的改进和修正。且基于该精确数学模型的特点，可采取的时滞smith控制、模糊控制、神经网络、自适应控制和预测控制等控制策略，取代设备原有pid控制，有效地提高特定生产状态下物料水分控制的稳定性、准确性和快速性。
[0253]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，包括：在润叶机满足生产条件时进入生产阶段；在生产阶段中对润叶机进行水分控制，以公式化的形式定义润叶机水分控制的稳定阶段；当润叶机水分控制进入稳定阶段时，将非线性时变的系统近似为线性化的定常系统，获取制丝润叶机物料水分控制模型。2.根据权利要求1所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述在生产阶段中对润叶机进行水分控制，包括：采用pid控制模块控制润叶机水分控制回路中的入口加水控制、出口补水加水控制、热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制；将pid控制模块中的设定值sp定义为生产阶段中水分控制回路的预置设定值，所述预置设定值包括设备参数和/或配方参数。3.根据权利要求2所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述在生产阶段中对润叶机进行水分控制，还包括：当出口红外水分仪检测到出口有物料水分数值时，将出口补水加水控制作为主要物料水分控制回路；所述出口补水加水控制用于控制出口物料水分；取消出口补水加水控制回路的预置设定值，将出口的物料水分数值通过pid级联的方式反馈给出口补水加水pid控制回路的设定值sp，进行闭环控制。4.根据权利要求3所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，包括：润叶机相应的出口物料水分控制回路中的入口加水控制1
#
pid回路和出口补水加水控制2
#
pid回路进入水分控制稳定状态；其中，持续时长为time1的时间内的入口加水控制1
#
pid回路的设定值sp1减去实际值pv1的均值的差值的绝对值低于阈值tv1，且持续时长为time1的时间内的实际值pv1的标准差值sd1低于阈值tv2；持续时长为time2的时间内的出口补水加水控制2
#
pid回路的设定值sp2减去实际值pv2的均值的差值的绝对值低于阈值tv3，且持续时长为time2的时间内的实际值pv2的标准差值sd2低于阈值tv4。5.根据权利要求4所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，包括：针对入口加水控制1
#
pid回路，持续时长为time1的时间内：式中，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的均值，sp1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的设定值，tv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；的计算公式为：
式中，n1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的总和；sd1的计算公式为：式中，sd1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的标准差值，x
i
为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水量的实际值pv1的单个样本数值；持续时长为time1的时间内，sd1＜tv2；tv2为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值；针对出口补水加水控制2
#
pid回路，持续时长为time2的时间内：式中，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的均值，sp2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的设定值，tv3为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值；的计算公式为：式中，n2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的总和；sd2的计算公式为：式中，sd2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的标准差值，y
i
为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水量的实际值pv2的单个样本数值；持续时长为time2的时间内，sd2＜tv4；tv4为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值。6.根据权利要求5所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，还包括：保持入口加水控制相对稳定与出口补水加水控制相对稳定；保持热风控制、排潮负压
控制和直喷蒸汽控制相对稳定；所述入口加水控制相对稳定包括入口加水控制1
#
pid回路的输出值cv1保持低于阈值tv5，所述出口补水加水控制相对稳定包括出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值cv2保持低于阈值tv6；所述保持热风控制、排潮负压控制和直喷蒸汽控制相对稳定包括热风温度控制回路3
#
pid回路、排潮负压4
#
pid回路和直喷蒸汽5
#
pid回路进入水分稳定状态；其中，持续时长为time4的时间内的热风温度控制3
#
pid回路的设定值sp3减去实际值pv3的均值的差值的绝对值低于阈值tv7；持续时长为time4的时间内的实际值pv3的标准差值sd3低于阈值tv8；持续时长为time5的时间内的排潮负压4
#
pid回路的设定值sp4减去实际值pv4的均值的差值的绝对值低于阈值tv9；持续时长为time5的时间内的实际值pv4的标准差值sd4低于阈值tv
10
；持续时长为time6的时间内的直喷蒸汽5
#
pid回路的设定值sp5减去实际值pv5的均值的差值的绝对值低于阈值tv
11
；持续时长为time6的时间内的实际值pv5的标准差值sd5低于阈值tv
12
。7.根据权利要求6所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，还包括：cv1＜tv5,且持续时长超过time3；cv2＜tv6,且持续时长超过time3；式中，cv1为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的输出值，cv2为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的输出值，tv5为润叶机水分控制稳定阶段的入口加水控制1
#
pid回路的阈值，tv6为润叶机水分控制稳定阶段的出口补水加水控制2
#
pid回路的阈值；针对热风温度控制3
#
pid回路，持续时长为time4的时间内：式中，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的均值，sp3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的设定值，tv7为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值；的计算公式为：式中，n3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的总和；sd3的计算公式为：式中，sd3为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的标准差值，w
i
为润叶机
水分控制稳定阶段的热风温度的实际值pv3的单个样本数值；持续时长为time4的时间内，sd3＜tv8；tv8为润叶机水分控制稳定阶段的热风温度控制3
#
pid回路的阈值；针对排潮负压4
#
pid回路，持续时长为time5的时间内：式中，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的均值，sp4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的设定值，tv9为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值；的计算公式为：式中，n4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的总和；sd4的计算公式为：式中，sd4为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的标准差值，z
i
为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压的实际值pv4的单个样本数值；持续时长为time5的时间内，sd4＜tv
10
；tv
10
为润叶机水分控制稳定阶段的排潮负压4
#
pid回路的阈值；针对直喷蒸汽5
#
pid回路，持续时长为time6的时间内：式中，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的均值，sp5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的设定值，tv
11
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值；的计算公式为：式中，n5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的个数，为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的总和；sd5的计算公式为：
式中，sd5为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的标准差值，g
i
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽的实际值pv5的单个样本数值；持续时长为time6的时间内，sd5＜tv
12
，tv
12
为润叶机水分控制稳定阶段的直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值。8.根据权利要求7所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义，还包括：保持热风温度控制回路控制、排潮负压阀门开度和直喷蒸汽控制回路控制相对稳定；保持润叶机出口物料水分处于稳定受控状态；所述热风温度控制回路控制相对稳定包括热风温度控制3
#
pid回路的输出值cv3保持低于阈值tv
13
并持续time7长度的时间；所述排潮负压阀门开度相对稳定包括排潮负压4
#
pid回路的输出值cv4保持低于阈值tv
14
并持续time8长度的时间；所述直喷蒸汽控制回路控制相对稳定包括直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值cv5保持低于阈值tv
15
并持续time9长度的时间；所述润叶机出口物料水分处于稳定受控状态包括出口物料温度的实际值vtemp
real
与被控要求值vtemp
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
16
；出口物料水分的实际值vmos
real
与被控要求值vmos
set
的差值的绝对值保持低于阈值tv
17
。9.根据权利要求8所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述润叶机水分控制的稳定阶段的定义公式，还包括：cv3＜tv
13
，且持续时长超过time7；cv4＜tv
14
，且持续时长超过time8；cv5＜tv
15
，且持续时长超过time9；|vtemp
real-vtemp
set
|＜tv
16
，且持续时长超过time
10
；|vmos
real-vmos
set
|＜tv
17
，且持续时长超过time
11
；式中，cv3为热风温度控制3
#
pid回路的输出值，cv4为排潮负压4
#
pid回路的输出值，cv5为直喷蒸汽5
#
pid回路的输出值，tv
13
为热风温度控制3
#
pid回路的阈值，tv
14
为排潮负压4
#
pid回路的阈值，tv
15
为直喷蒸汽5
#
pid回路的阈值，tv
16
和tv
17
为对应出口的水分相关值，vtemp
real
为出口物料温度的实际值，vtemp
set
为出口物料温度的被控要求值，vmos
real
为出口物料水分的实际值，vmos
set
为出口物料水分的被控要求值。10.根据权利要求9所述的试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，其特征在于，所述制丝润叶机物料水分控制模型的获取方法包括：对出口补水加水控制输出补水泵的频率值给定一个固定增量值，并模拟成一个稳定的阶跃信号；记录出口物料水分的实际值随着时间t变化的数据，并利用计算机算法拟合成曲线；通过所述曲线反向计算出一阶加滞后的控制模型传递函数中的参数值，求得近似的一阶滞后的模型，所述近似的一阶滞后的模型即为制丝润叶机物料水分控制模型；所述制丝润叶机物料水分控制模型为：
式中，k为静态放大系数，ts为时间常数，τ为模型滞后时间，s为拉普拉斯变换因子，φ(s)为制丝润叶机物料水分控制模型的传递函数。

技术总结
本发明公开了一种试验获取制丝润叶机物料水分控制模型的方法，属于卷烟制丝技术领域，包括在润叶机满足生产条件时进入生产阶段；在生产阶段中对润叶机进行水分控制，以公式化的形式定义润叶机水分控制的稳定阶段；当润叶机水分控制进入稳定阶段时，将非线性时变的系统近似为线性化的定常系统，获取制丝润叶机物料水分控制模型。本发明解决了现有技术中润叶过程中的水分控制较为复杂，基于改进控制模型为目的而采取的控制策略缺乏精确数学模型的问题，在生产过程较为稳定的阶段可近似出精确数学模型的性质和参数，由此获得制丝润叶机物料水分控制模型的稳定性、稳定裕度、准确性和时域快速响应特性，以便对精确数学模型进行进一步的改进和修正。行进一步的改进和修正。行进一步的改进和修正。


技术研发人员：郭奔 奚乐圣 渠彦彦 徐锦青
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：2023.05.18
技术公布日：2023/9/5