基于積分分離的pid 控制方式的控制模型的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，控制模型根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，控制模型包括PID壓力控制器、PID溫度控制器、設(shè)置于PID壓力控制器和PID溫度控制器之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分別設(shè)置于隧道式回潮機(jī)入口處的入口溫度探測器和入口流量探測器以及設(shè)置于隧道式回潮機(jī)出口處的出口溫度探測器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)與隧道式回潮機(jī)相連；PID壓力控制器通過單位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，PID溫度控制器通過雙位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；PID壓力控制器的輸入端信號包括設(shè)定的基準(zhǔn)壓力信號和由入口溫度探測器和入口流量探測器形成的反饋壓力信號。本實(shí)用新型解決了對煙草制絲中的隧道式回潮機(jī)的溫度控制不穩(wěn)定的問題。
【專利說明】基于積分分離的PID控制方式的控制模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙草制絲過程控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及煙草制絲中隧道式回潮機(jī)的溫度控制領(lǐng)域，具體為一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型。
【背景技術(shù)】
[0002]目前煙草制造企業(yè)的制絲車間使用的隧道式回潮機(jī)型號為HT64以及HT63兩種隧道式回潮機(jī)型號，傳統(tǒng)HT設(shè)備的溫度控制使用較為簡單的閉環(huán)控制，其溫度受控情況并不能完全滿足制絲工藝的需求。因此，通過開展對HT設(shè)備溫度控制的穩(wěn)定性研究，使用基于設(shè)備能力、工藝要求的一種積分分離的智能PID控制方式來解決并優(yōu)化溫度控制的方式，并尋求該控制方式在不同牌號、不同工藝加工要求的自適應(yīng)性，提高工序指標(biāo)過程能力，徹底杜絕因控制引起的HT隧道式回潮機(jī)的出口工藝指標(biāo)不合格現(xiàn)象。
[0003]如圖1所示，傳統(tǒng)的隧道式回潮機(jī)HT溫度控制通過設(shè)置工作壓力，進(jìn)入到HT工作隔膜閥的后級設(shè)置有壓力傳感器，隔膜閥的控制根據(jù)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力之間的差值進(jìn)行位置式的PID控制調(diào)整。HT出口處裝有煙片/煙絲的溫度探測裝置，探測實(shí)際值不用于HT出口物料溫度的控制，系統(tǒng)的蒸汽壓力設(shè)定值實(shí)時在產(chǎn)生變化，這是因?yàn)槌隹诘臏囟冗M(jìn)入到溫度PID控制器，該控制器的輸出值乘以一個固定的系數(shù)，再疊加到基準(zhǔn)壓力設(shè)定值之上，成為實(shí)際工作的蒸汽壓力的設(shè)定值，即:
[0004]P (設(shè)定壓力)=基準(zhǔn)壓力設(shè)定值+CV溫度輸出*溫度修正系數(shù)；
[0005]其中:基準(zhǔn)壓力設(shè)定值、溫度修正系數(shù)均為配方參數(shù)，CV溫度PID控制器為變化量，因此HT的設(shè)定壓力為一變化量。但是在這種模式情況下，系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中主要存在兩大問題:I )HT增溫過程中頭部曲線超調(diào)量十分嚴(yán)重，以95#中華牌制絲過程為例，設(shè)定增溫溫度為75°C，實(shí)際在頭部的超調(diào)量達(dá)到了 83°C甚至更高；2)HT在加工過程中，最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)即壓力控制隔膜閥不斷調(diào)整，導(dǎo)致溫度PID控制器也不斷調(diào)整，造成整個控制過程的不穩(wěn)定。這樣的控制結(jié)果就導(dǎo)致了批次的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差均難以達(dá)到理想的水平，從而嚴(yán)重影響了該工藝質(zhì)量點(diǎn)的CPK水平。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對煙草制絲中的隧道式回潮機(jī)的溫度控制不穩(wěn)定的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，所述控制模型根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，所述控制模型包括PID壓力控制器、PID溫度控制器、設(shè)置于PID壓力控制器和PID溫度控制器之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分別設(shè)置于隧道式回潮機(jī)入口處的入口溫度探測器和入口流量探測器以及設(shè)置于隧道式回潮機(jī)出口處的出口溫度探測器；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與隧道式回潮機(jī)相連；所述PID壓力控制器通過單位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，所述PID溫度控制器通過一個雙位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。
[0008]優(yōu)選地，所述PID壓力控制器的輸入端信號包括設(shè)定的基準(zhǔn)壓力信號和由所述入口溫度探測器和所述入口流量探測器形成的反饋壓力信號。
[0009]優(yōu)選地，所述PID溫度控制的輸入端信號包括設(shè)定的基準(zhǔn)溫度信號和由所述出口溫度探測器反饋的出口溫度信號。
[0010]優(yōu)選地，溫度區(qū)間包括隧道式回潮機(jī)的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±5°以上的溫度形成的第一溫度區(qū)間、隧道式回潮機(jī)的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±5°以內(nèi)且相差±2°以上的溫度形成的第二溫度區(qū)間和隧道式回潮機(jī)的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±2°以內(nèi)的溫度形成的第三溫度區(qū)間。
[0011]優(yōu)選地，當(dāng)隧道式回潮機(jī)的出口溫度位于第一溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型的控制回路由所述單位開關(guān)閉合、所述雙位開關(guān)斷開時的控制回路構(gòu)成。
[0012]優(yōu)選地，當(dāng)隧道式回潮機(jī)的出口溫度位于第二溫度區(qū)間內(nèi)時，所述PID壓力控制器采用積分分離的PID壓力控制器。
[0013]優(yōu)選地，當(dāng)隧道式回潮機(jī)的出口溫度位于第二溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型的控制回路由所述單位開關(guān)閉合、所述雙位開關(guān)閉合于第一位時的控制回路構(gòu)成。
[0014]優(yōu)選地，當(dāng)隧道式回潮機(jī)的出口溫度位于第三溫度區(qū)間內(nèi)時，所述PID溫度控制器采用積分分離的PID溫度控制器。
[0015]優(yōu)選地，當(dāng)隧道式回潮機(jī)的出口溫度位于第三溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型的控制回路由所述單位開關(guān)斷開、所述雙位開關(guān)閉合于第二位時的控制回路構(gòu)成。
[0016]如上所述，本實(shí)用新型的基于積分分離的PID控制方式的控制模型，具有以下有益效果:
[0017]1、本實(shí)用新型通過在PID壓力控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間增設(shè)一個單位開關(guān)，在PID溫度控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間增設(shè)一個雙位開關(guān)，將控制模型根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，可以有效穩(wěn)定地控制隧道式回潮機(jī)的出口溫度，因而本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中對煙草制絲中的隧道式回潮機(jī)的溫度控制不穩(wěn)定的問題。
[0018]2、本實(shí)用新型通過在隧道式回潮機(jī)的入口處增設(shè)一個溫度探測器，再綜合流量信號形成一個綜合的前反饋信號到PID壓力控制器中，用來修正實(shí)際的壓力反饋。
[0019]3、本實(shí)用新型在對應(yīng)的控制回路采用積分分離的PID壓力控制器或積分分離的PID溫度控制器，可以有效提供控制效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1顯示為本現(xiàn)有技術(shù)中對隧道式回潮機(jī)的溫度控制的控制模型圖。
[0021]圖2顯示為本實(shí)用新型的基于積分分離的PID控制方式的控制模型圖。
[0022]圖3顯示為本實(shí)用新型中隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度示意圖。
[0023]圖4顯示為改進(jìn)前的隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度控制情況圖。
[0024]圖5顯示為本實(shí)用新型的隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度控制情況圖。
[0025]圖6顯示為改進(jìn)前的隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度控制數(shù)據(jù)圖。
[0026]圖7顯示本實(shí)用新型的隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度控制數(shù)據(jù)圖。
[0027]元件標(biāo)號說明[0028]I控制模型
[0029]11PID壓力控制器
[0030]12PID溫度控制器
[0031]13執(zhí)行機(jī)構(gòu)
[0032]14入口溫度探測器
[0033]15入口流量探測器
[0034]16出口溫度探測器
[0035]17單位開關(guān)
[0036]18雙位開關(guān)
[0037]2隧道式回潮機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0039]請參閱圖1至圖7。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0040]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對煙草制絲中的隧道式回潮機(jī)的溫度控制不穩(wěn)定的問題。以下將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型的原理和實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本實(shí)用新型的一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型。
[0041]如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，所述控制模型I根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，所述控制模型I具體包括PID壓力控制器11、PID溫度控制器12、設(shè)置于PID壓力控制器11和PID溫度控制器12之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)13、分別設(shè)置于隧道式回潮機(jī)2入口處的入口溫度探測器14和入口流量探測器15以及設(shè)置于隧道式回潮機(jī)2出口處的出口溫度探測器16 ;所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)13與隧道式回潮機(jī)2相連；所述PID壓力控制器11通過單位開關(guān)17與執(zhí)行機(jī)構(gòu)13相連，所述PID溫度控制器12通過一個雙位開關(guān)18與執(zhí)行機(jī)構(gòu)13相連。
[0042]在本實(shí)施例中，所述PID壓力控制器11的輸入端信號包括設(shè)定的基準(zhǔn)壓力信號和由所述入口溫度探測器14和所述入口流量探測器15形成的反饋壓力信號。本實(shí)用新型通過在隧道式回潮機(jī)2的入口處增設(shè)一個溫度探測器，再綜合流量信號形成一個綜合的前反饋信號到PID壓力控制器11中，用來修正實(shí)際的壓力反饋。
[0043]在本實(shí)施例中，所述PID溫度控制的輸入端信號包括設(shè)定的基準(zhǔn)溫度信號和由所述出口溫度探測器16反饋的出口溫度信號。
[0044]本實(shí)用新型通過在PID壓力控制器11和執(zhí)行機(jī)構(gòu)13之間增設(shè)一個單位開關(guān)17，在PID溫度控制器12和執(zhí)行機(jī)構(gòu)13之間增設(shè)一個雙位開關(guān)18，將控制模型I根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，可以有效穩(wěn)定地控制隧道式回潮機(jī)2的出口溫度。在本實(shí)施例中，具體地，溫度區(qū)間包括隧道式回潮機(jī)2的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±5°以上的溫度形成的第一溫度區(qū)間、隧道式回潮機(jī)2的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±5°以內(nèi)且相差±2°以上的溫度形成的第二溫度區(qū)間和隧道式回潮機(jī)2的出口溫度與設(shè)定溫度值相差±2°以內(nèi)的溫度形成的第三溫度區(qū)間。
[0045]以95#中華牌為例，三個區(qū)間范圍分別為I):0° — 60°、70°以上；2) 60° —63°、67° —70° ;3)64° -66°
[0046]在本實(shí)施例中，當(dāng)隧道式回潮機(jī)2的出口溫度位于第一溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型I的控制回路由所述單位開關(guān)17閉合(圖2中1、2接通)、所述雙位開關(guān)18斷開時的控制回路構(gòu)成。
[0047]此時控制回路僅通過PID壓力控制器11進(jìn)行控制，PID壓力控制器11直接輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)13的隔膜閥上，由于PID壓力控制器11使用設(shè)定的基準(zhǔn)壓力作為設(shè)定值，設(shè)定值唯一定制，且壓力控制PID使用可靠的位置式算法，可以起到從室溫迅速升溫的作用，如圖3所示，同樣，如果超過5°，也可以起到迅速降溫的作用，此時PID溫度控制器12為停止?fàn)顟B(tài)。
[0048]在本實(shí)施例中，當(dāng)隧道式回潮機(jī)2的出口溫度位于第二溫度區(qū)間內(nèi)時，所述PID壓力控制器采用積分分離的PID壓力控制器。在本實(shí)施例中，當(dāng)隧道式回潮機(jī)2的出口溫度位于第二溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型I的控制回路由所述單位開關(guān)17閉合(圖2中1、2接通)、所述雙位開關(guān)18閉合于第一位時(圖2中3、4接通)的控制回路構(gòu)成。
[0049]此時，控制回路采用積分分離的PID壓力控制器11加上PID溫度控制器12疊加，此時積分分離環(huán)節(jié)可以確保PID壓力控制器11的控制效果被削弱，相當(dāng)于為這個PID壓力控制器11起到“踩剎車”的作用，而PID溫度控制器12則起完全作用，相當(dāng)于為PID溫度控制器12起到“起步”的作用。如圖3所示，這樣就可以將原先兩個完全起作用的PID控制器的相移溢出減少，這個階段起到的“承上啟下”的作用。
[0050]在本實(shí)施例中，當(dāng)隧道式回潮機(jī)2的出口溫度位于第三溫度區(qū)間內(nèi)時，所述PID溫度控制器12采用積分分離的PID溫度控制器。在本實(shí)施例中，當(dāng)隧道式回潮機(jī)2的出口溫度位于第三溫度區(qū)間內(nèi)時，所述控制模型I的控制回路由所述單位開關(guān)17斷開(圖2中1、2斷開)、所述雙位開關(guān)18閉合于第二位時(圖2中3、5接通)的控制回路構(gòu)成。
[0051]此時PID壓力控制器11已經(jīng)完全關(guān)閉，僅通過PID溫度控制器12為出口物料溫度開始進(jìn)行微調(diào)，如圖3所示。
[0052]將本專利的控制模型I部署在了車間6臺套加料增溫增濕隧道式回潮機(jī)以及4臺套烘絲前增溫增濕隧道式回潮機(jī)，兩個工藝質(zhì)量即物料煙片/煙絲增溫增濕溫度的工藝數(shù)據(jù)有了很大程度上的提升，收到的比較良好的控制效果和反饋。如4至圖7所示，顯示為改進(jìn)前的隧道式回潮機(jī)的出口物料溫度控制情況圖和數(shù)據(jù)圖與采用了本實(shí)用新型的控制模型I的溫度控制和數(shù)據(jù)圖。通過采樣了 10批批次的數(shù)據(jù)，其中加料區(qū)域的隧道式回潮機(jī)2的出口工藝質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)從改進(jìn)前的平均過程能力指數(shù)(CPK) 1.34提升到了平均值3.97，工藝質(zhì)量指標(biāo)提升296%，烘絲前隧道式回潮機(jī)的出口工藝質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)從改進(jìn)前的平均過程能力指數(shù)(CPK) 1.67提升到了平均值4.03，工藝質(zhì)量指標(biāo)提升257%。
[0053]綜上所述，本實(shí)用新型的基于積分分離的PID控制方式的控制模型，達(dá)到了以下有益效果:本實(shí)用新型通過在PID壓力控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間增設(shè)一個單位開關(guān)，在PID溫度控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間增設(shè)一個雙位開關(guān)，將控制模型根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，可以有效穩(wěn)定地控制隧道式回潮機(jī)的出口溫度，因而本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中對煙草制絲中的隧道式回潮機(jī)的溫度控制不穩(wěn)定的問題；本實(shí)用新型通過在隧道式回潮機(jī)的入口處增設(shè)一個溫度探測器，再綜合流量信號形成一個綜合的前反饋信號到PID壓力控制器中，用來修正實(shí)際的壓力反饋；本實(shí)用新型在對應(yīng)的控制回路采用積分分離的PID壓力控制器或積分分離的PID溫度控制器，可以有效提供控制效果。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0054]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于積分分離的PID控制方式的控制模型，其特征在于，所述控制模型根據(jù)不同溫度區(qū)間形成不同的控制回路，所述控制模型包括PID壓力控制器、PID溫度控制器、設(shè)置于PID壓力控制器和PID溫度控制器之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分別設(shè)置于隧道式回潮機(jī)入口處的入口溫度探測器和入口流量探測器以及設(shè)置于隧道式回潮機(jī)出口處的出口溫度探測器；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與隧道式回潮機(jī)相連；所述PID壓力控制器通過單位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，所述PID溫度控制器通過一個雙位開關(guān)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于積分分離的PID控制方式的控制模型，其特征在于，所述PID壓力控制器采用積分分離的PID壓力控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于積分分離的PID控制方式的控制模型，其特征在于，所述PID溫度控制器采用積分分離的PID溫度控制器。
【文檔編號】A24B3/04GK203814577SQ201320834601
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】陳佳煒, 鄭建鋒, 宗征, 施雋明, 葉申, 王強(qiáng), 桑史詩, 袁維鑫, 樊盛炯 申請人:上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司