烟草制丝加料加香过程的无辨识自适应控制方案分析

烟草制丝加料加香过程的无辨识自适应控制方案分析

郭阊 ,杨亚男 ,张继洵 

山东中烟责任有限公司青州卷烟厂

摘要：在传统烟草配方实验中，人工配料精度高，但效率却相对低下。所以，针对烟草制丝加料加香过程的无辨识自应控制方案进行研究尤为关键，文章基于这一点进行分析，希望能切实提升加料加香精度控制时间及误差，真正提高烟草制丝加料加香的有效性，为烟草行业的发展保驾护航。

关键词：烟草制丝；加料加香；无辨识；自适应；控制方案

引言：在生产卷烟时，烟草加香加料这一环节尤为关键。由于香料不同所，以能保持不同的卷烟风格以及吸味品质，在烟草生产前，需要通过在实验室进行有效的配方实验，才能制定更有效的烟草制丝加料加香策略，从而提高整体的精度和效率。如今，随着自动化程度越来越高，无辨识自适应控制更为重要，通过智能化加料加香，可以取代人工实现自动化操作，不仅能保障加料加香精度，还能控制速度。

一、烟草制丝加料加香系统构成分析

烟草制丝加料加香系统构成复杂，涉及加料系统、烟丝传送系统和混料系统等，每一种系统都有专属功能。其中，烟丝传送系统任务就是把原烟经输送带输送到上料辊，在输送时要保证原烟的连续性。为保证原料烟丝的流量达到操作要求，传送系统中的皮带秤会自动对其进行连续称量，再在原料烟丝进入混料罐后再进行加香加料，加料加香控制系统主要由料液罐、料液管路和流量控制系统构成。料液罐主要功能是存储烟草制丝过程中所需加入的料液和香精，在流量控制系统的控制下，经过料液管线，将一定数量的料液喷射到混料罐中，与同时进入罐中的烟丝进行混合，从而实现加料或加香的过程[1]。

二、烟草制丝加料加香控制目标

在烟丝制丝过程中，由于原料烟丝在输送带上的分布不均，导致加料加香时，物料在输送带上分布不均，无法控制物料、香料等因素。所以，为使从混料罐出来的烟丝中所含料液和香精均匀地分布，在加料加香过程中，就应合理地控制烟丝流量与料液流量的比例。一般情况下，料液流量控制与调节应以传送烟丝流量为依据，尽量使任何时候进入混料罐的料液流量与烟丝流量的比例相同或相近。由此可以看出，在烟丝加料和加香时，物料流速与烟丝流速的比值是十分重要的控制目标[2]。

但是，以往所使用的 PID控制方案，尽管它的方法比较简单，技术也比较成熟，但在实际应用中，在输送原烟丝的过程中，当进料烟丝的流量有较大的波动时，瞬间的加料或加香比例也会因此而产生较大的波动，因此，很容易导致制好的烟草成品出现料液和香精分布不均匀的现象[3]。

三、烟草制丝加料加香过程的无辨识自适应控制方案

无辨识自适应控制最早由 Maisik和 Streic提出，不需要辨识生产时的各种参数，只要对生产过程中的实际输出和期望输出进行对比检测即可，便可得出更为科学的性能指标。目前，无辨识自适应控制已被广泛地用于中国烟草工业的烟丝加料加香工艺中。无辨识自适应控制方案利用时变的控制器增益和控制器参数，进行在线调节，可以实现对系统控制性能的优化目标，从而提高系统响应速度和控制精度，并进行在线自修正，以达到最优的效果。

（一）无辨识自适应控制方案

从理论上讲，无辨识自适应控制比传统PID控制方法更具优越性。在实际操作中，为使其优点得到最大程度的发挥，可以运用无辨识自适应控制方案自由切换不同的控制计划，并且有专业的人员结合现场情况进行评估，提供更为有效的控制建议。一般来讲，优化设计无辨识自适应控制方案，全面展示新控制器的优势与作用，从而保障烟草制丝的生产效果得到提高，切实提升烟草制丝企业的经济效益。此外，在运用相关的无辨识控制方案时，若想提高其稳定性，在应用前就需要做好测试工作，并且在使用时确保不影响生产的基础上对新控制器做出优化和改进，这样才能更好的应用无辨识自适应控制方案保障烟草制丝加料和加香的效率、精度。

（二）无辨识自适应控制功能描述

作为制造执行系统的关键部件，工艺参数管理理系统接受ERP系统标识。在产品配方等信息的基础上，负责建立卷烟生产加工的工艺路线，对工艺数据项进行定义，并对工艺参数的指标值、上下限进行设置。在实践中，完成产品制造、工艺、检测等方面的规范，为产品的质量检测提供依据。由于烟草生产的特性，对工艺标准高度机密性有一定要求，所以在修改工艺参数时需要形成相对完备的权限机制，防止被无权限人员修改。只有得到最高权限的人员才能进行修改，并且得到审核后，发挥其效用，否则无法使得无辨识自适应控制功能得到发挥。

（三）无辨识自适应控制系统架构

无辨识自适应控制系统结构分为三个层面，下层为制丝线上的各类设备，中层负责采集数据，属于控制数据以及采集数据的工作站。上层主要是操作人员的PC机，整个设备主要可以分为动力能源、制丝设备以及辅助设备等不同的系统，每一个系统都有专属的构成部分和功能。以制丝机为例，其中涉及烟丝设备、烟叶设备。数据采集与控制工作站的数据流双向，在发出工艺指令时，自上而下地传输指令，在进行数据采集后则自下而上地传输数据，最后传输到关系数据库。

结束语：综上所述，相对于常规PID控制方式，烟草制丝加料加香过程运用无辨识自适应控制方案，可以有效地控制生产过程中产生的不规则波动，使得香精以及料液的分布更为均匀。同时，利用这一系统控制方案时，整个过程投资不多，而且所取得的效果较为显著。在未来我国烟草制丝行业生产工作进行时，这一控制方案的应用广泛性会随之提升。但是，为了更好的优化相关技术以及保障其实际效果更为突出，还需要有关人员对烟草制丝加料加香过程的无辨识自适应控制方案做出持续改进，以推动我国烟草工业可持续发展。

参考文献：

[1]郭亚东,袁要红.烟草制丝生产工艺精准控制的几点思考[J].现代农业研究,2020,26(12):111-112.

[2]蔡利民.烟草加香加料的降耗分析[J].南方农业,2018,12(03):153-154.

[3]于红丽.烟草制造企业加香加料系统设备优化[J].设备管理与维修,2016(09):16-18.