模糊控制在烟草工业烟丝干燥控制中的应用

模糊控制在烟草工业烟丝干燥控制中的应用

1任然 2 郁桂华 1 汤林 1 李旭东 1 秦杰 1 段正强

1 四川中烟工业有限责任公司成都卷烟厂 四川 成都 610100 2 四川中烟工业有限责任公司 四川 成都 610100

摘要：烟草烘丝是烟草企业在进行生产过程中非常重要的环节，进行烟草烘丝的有效控制能够实现对烟草中水分合格率和质量的控制。针对烟草在烘丝过程中的非线性性和不确定性的特点，利用模糊控制能够对烟丝干燥进行有效控制，提出相应的PID控制策略，结合相应的实际情况表明整个系统地控制率具有较高的可靠性，并且能够实现对烘丝机水分的动态跟踪。

关键词：模糊控制；烟丝干燥；应用

烟草企业在进行生产过程中烟草烘丝是一项非常复杂的工作，烘丝机能够有效将烟丝中所含的水分进行有效控制，并且确保烟丝中的水分能够达到合格率和提高烟丝质量。利用对烟丝的加热方式，能够将含水率控制在合格范围内，从而满足生产工艺需求，提高烟丝的填充能力，满足烟丝的质量需求。

然而，烘丝机在运行过程中，由于对温度的控制具有较强的非线性性，同时具有很强的不确定性，系统在进行工作过程中噪音和干扰因素较大，并且无法对烟丝中的含水率进行有效控制，利用传统的PID控制方式，很难达到理想的控制效果，主要原因是传统的PID控制策略，通常情况下主要依赖于个人经验，对于参数的选定具有较强的随意性，因此为了有效避免人为因素的影响，利用计算机搜索出最佳的工作参数，使PID系统能够获得更好的运行。因此针对上述问题中公司及水分控制系统的原有特性提出模糊控制的思想应用，模糊控制方法的应用，能够有效实现烘丝机中水分的精确控制，从而有效满足相应的生产需求。

1影响烟丝水分的因素

1. 滚筒转速：系统中进料量一定，入口水分、温度压力保持不变的情况下，滚筒转速不断提高，烟丝在滚筒内所滞留的时间就会越短，因此导致在出口处烟丝的水分会增加，反正如果滚筒内的转速较低，烟丝在滚筒内的停留时间越长，则出口烟丝中的水分就会减小，在实际运行过程中，滚筒的转速需要有变频器进行有效控制，转速在一定范围内进行调整可以有效影响到烟丝的水分变化。

2. 人口水分：在进料量不变、滚筒转速、温度和压力保持不变的情况下，入口水分越高，则烟丝在出口时的水分就会越高；相反，如果入口时烟丝的水分越低，则出口时烟丝的水分也就会越低。

3. 进料量：在入口水分、温度、压力滚筒转速保持不变的情况下，进料量越大，则烟丝在出口时的水分就会越高，如果进料量越小，烟丝在出口时的水分就会有所降低。

4. 筒内温度：在压力一定的情况下，如果筒内的温度不断上升，则烟丝在出口时的水分就会越低，相反如果筒内的温度保持较低状态，则烟丝在出口时的水分就会越高。

5. 筒内压力：在相同的温度条件下，如果井桶内的压力不断增加，则烟丝出口时的水分就会有所下降，如果桶内的压力不断减小，则出口时烟丝的水分就会不断增高。

2模糊控制策略

2.1模糊控制原理

模糊控制理论是结合美国的自动控制理论来进行创建的，国外研究者利用模糊控制，能够有效控制锅炉和蒸汽机，并且在这方面已经取得了非常优异的成绩。针对不同的复杂系统进行不同程度的模糊控制，都能够取得良好的成果，目前，对于较为复杂且非现行的数学模型系统控制过程中采用模糊控制技术能够取得非常优秀的效果。

2.2模糊控制器

模糊控制主要是依靠模糊数学理论，模糊数学是根据相应的函数关系来进行讨论，有经验的控制工作者，可以对控制动作的详细观察得到一些用语言来表达出来的描述控制策略的不精确的判定规则，因此在该过程中称之为模糊算法，模糊算法是一个模糊模型，可以利用模糊语句构建出相应的模糊控制器，模糊算法可以描述出模糊控制器的行为特征。

结合模糊控制器的系统可以看出，工业对象地输出和输入都是精确的物理量，要把这些精确的物理量来转化成模糊量，就需要转化成模糊集。在进行转化过程中，可以将模糊化的精确量来作为模糊控制的主要规则输入，从而得出相应的模糊输出控制量，在进行模糊判决过程中，所获得的控制量为确切值，对系统进行模糊控制要完成以下几点步骤：

1. 确定模糊控制的输入量

2. 将输入量的准确值转化成模糊状态的输入量。

3. 将模糊控制量转化成确切值加到工作对象上去。

在进行模糊控制过程中，不需要对被控对象建立相应的数学模型，一般情况下模糊控制器都是通用的，并且语言变量能够进行有效控制，可以实现非线性系统的自动化控制，对参数变化具有较强的适应性。

2.3烟丝水分模糊控制

烟草工业在进行烟丝生产过程中，由于工资过程中会形成滞后性，并且相关模型存在非确定性，如果采取以往的PID控制系统，很难达到理想的满意效果导致烟草中的水分和质量无法满足生产需求，因此提出了模糊控制与PID相结合方法进行生产，从而实现烟丝的质量达到相关要求，提高烟草工业的经济效益。

针对烘丝机中的控制方法，主要是调节蒸汽压力的大小来提高出口处烟丝含水率的有效控制，蒸汽压力采用模糊控制中的控制器进行有效控制，当总输入量大于相关等级是则会同时接受的，模糊控制器和PAD控制器的两种控制方式，因此在实际控制过程中，由于响应时间的关系会造成模糊控制系采用查表的方法，依靠该模式能够有效控制对象实现最大化的控制能量，从而获得较快的响应。

另外为了能够有效提高控制系统的有效性，需要将有效成分绘制成模糊控制规则表，实现只需要进行查表操作就能够得出相应的模糊控制量。

3结束语

综上所述，模糊PID控制方法能够对烘丝机中烟丝的水分系统进行有效数据仿真研究,并且该系统的反应时间快，而且具有较高的控制性，可以实现对烟丝水分的有效控制,同时模糊PID控制系统的设计简单，运行量较，并且调试和维修非常方便，结合烟草烘丝机水分控制系统的运行研究可以看出，该方法是一种有效地控制烟丝水分的方法，为我国的烟草工业带来了非常大的经济效益。

参考文献

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