CTD气流式烘丝机先进控制方法研究

摘要

烘丝在整个烟草生产中是非常重要的环节之一，烘丝的好坏直接关系到最后的成品质量，关系到效益。CTD气流式烘丝机（Comas Tower Dryer）是意大利 Comas公司一款采用恒脱水的新型气流式烘丝机，维护保养方便，且拥有较低的塔身、干燥和膨胀集于一体等优点。
　　本文根据 CTD气流式烘丝机自身的特点，为了提高烘丝出口水分的控制精度，设计了一套以改进的双重控制算法为主体的新型控制方案。该方案采用的关键技术包括： Kalman滤波技术、预测 PI控制、双重控制等。仿真结果表明基于预测 PI新型双重控制算法不仅有良好的控制性能，而且抗干扰性强，鲁棒性好。本课题从数据处理、模型的确定、控制方案的设计、实时仿真比较与分析到控制方案的工程化实现，主要包括以下三个方面的工作：
　　1.根据CTD气流烘丝过程出口水分存在噪声大，采用Kalman方法进行滤波，既避免了控制器输出波动频繁，又将滤波造成的滞后降低到最小程度。同时，根据工艺机理和测试建立了出口水分相对于热风温度以及出口水分相对于排潮阀位大小的数学模型。
　　2.针对出口水分相对于排潮阀位大小是一类大滞后过程的特点，提出了一种基于预测 PI控制的新型双重控制。其中预测PI控制器组成简单，调节方便，特别适合解决大滞后，抗干扰效果好，与双重控制结合后既能大幅度的提高控制精度，又能够保持生产的经济性与工艺的合理性。
　　3.将所研究的算法采用OPTO22 PAC Project平台，进行了工程化实现。将所研究算法采用C语言，进行了离散化编程，并开发了良好的操作界面。为了验证所开发系统的准确性与可靠性，搭建了一套基于OPTO22的实时仿真系统。

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第1章 绪论

1.1 本文研究的背景

1.2 研究的现状及目的

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本文的结构和安排

第2章 CTD过程特性分析数据处理与建模

2.1 引言

2.2 CTD工作过程分析

2.3 CTD气流式烘丝机的过程特性分析

2.4 CTD出口水分数据分析

2.5 CTD出口水分数据处理

2.6 CTD气流式烘丝机模型的建立

2.7 本章小结

第3章 CTD气流式烘丝机的预测PI控制研究

3.1 引言

3.2 预测PI控制的研究现状

3.3 PID控制算法和参数整定计算分析

3.4 Smith预估的原理分析

3.5 预测PI控制原理分析

3.6 预测PI控制的核心内容分析

3.7 CTD气流式烘丝机的预测PI仿真研究

3.8 本章小结

第4章 CTD气流式烘丝机的先进控制与仿真

4.1 引言

4.2 传统的双重控制分析

4.3 双重控制的特性研究

4.4 CTD气流式烘丝机的传统双重控制仿真

4.5 新型双重控制特点分析

4.6 CTD气流式烘丝机的新型双重控制仿真

4.7 本章小结

第5章 基于OPTO 22 PAC的实时仿真系统实现

5.1引言

5.2 PAC的特点分析

5.3 PAC Project软件包简介

5.4 CTD烟丝出口水分的实时仿真系统设计

5.5本章小结

第6章 总结和展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士期间参加的项目和发表的论文

致谢