小议组合积分系统在烟草工艺过程中的应用

姜海侠

摘要：组合积分系统属于全新的过程系统，近年来在烟草工艺过程中应用十分广泛，充分满足了现代化工业生产的实际要求。文章主要对组合积分系统在烟草工艺过程中的应用进行了分析和研究。

关键词：组合积分系统；烟草工艺；卷烟厂；现代化工业；烟丝烘干

前言：

随着现代化工业的不断发展，目前的控制方式已远远无法满足实际的工作需求，且控制精度较低。基于上述情况，可将组合积分系统应用其中，以此达到优化烟草行业工业设计的目的。

1烟草行业中的组合积分系统概述

组合积分的对象属于一类开环稳定对象，它的传递对象是由很多个积分时滞对象共同构成。在具体烘丝的过程中，含水率具有传递函数关系，具体分析如下：烟丝由传送带1传输至滚筒2，滚筒2中带有夹套，并通入中压蒸汽3中的空气和烟丝。烟丝在热风和旋转滚筒的作用下，便会不断向前移动，并脱掉多余水分。在上述环节中，若在中压蒸汽3的阀位设计一个阶跃，则出口含水率通常会保持在1min不变的状态下，之后再呈直线型下降，最终达到稳定状态，在此过程中，下降时间基本取决于热风的速度和滚筒的旋转速度。

鉴于加热的方式存在差异，故系统的加热方式也会相应的存在一定差别。在卷烟厂中，烟丝出口含水率的过程可进行传递函数的简化，如A为膨胀烟丝的入口，而旋转滚筒则设为B，在此存在很多的高压水喷头，水通过喷雾状的方式喷出，并被烟丝均匀吸收。

在打叶复烤厂中，回潮环节的含水率过程一般可分为多个部分，总流量是由总阀进行控制和调节，各个分部分的水流量是由手动进行控制。烟叶在传送带的作用下，会按照一定顺序依次进入回潮各工段，通过对各部分水流量进行手动控制和调节，可满足具体的工艺需求。

2组合积分系统的控制算法

对于组合积分系统而言，无论PID控制器的整定效果如何，系统在运行过程中，其阶跃响应难免会出现响应过于缓慢、超调、难以达到设定点等问题，且鲁棒稳定性和响应速度之间常无法达到一种平衡状态。

假定PID控制器与无纯滞后组合积分系统的结构分别为Gc=1/Kp[1+1Tis]和1/s（1-e-10s）。借助Ziegler-Nichols（Z-N）整定办法，则可得出PID控制器的整定参数，Ti=20，KP=10。为了能够为后续的比较工作提供方便，还可给出其他组的PID参数。实践发现，无论该参数如何设定，稳定性和响应速度之间均无法达到平衡状态。为了有效缓解上述问题，需重点考虑组合积分对象自身的特殊性，在此情况下，基于模型的控制算法应运而生。

3组合积分系统在烟草工艺过程中的应用

3.1工艺过程模型构建

从控制角度来分析，过程静态数学模型的控制算法和系统方案是很重要的环节，但在很多现实情况下，均需同时掌握过程动态特性，并要将动态模型和静态模型進行有效结合，模型构建的具体方式分析如下：

3.1.1测试法。该方式最常应用于输入输出模型构建，其可结合具体输出和输入的数据，借助特定的数学运算，最终获得模型，其在应用的过程中，常将研究过程视为“黑匣子”，并借助其外部特征，对基本的动态性质进行描述，因而也可被称为“黑箱模型”。若工艺过程较为复杂，则通常会选择该方式进行模型的构建。

3.1.2机理法。借助该方式进行建模，主要是充分借助了内在机理，并写出各种各样的平衡方程，具体如化学反应运动方程、物质平衡方程、反映流体流动方程、相平衡方程、动量平衡方程、能量平衡方程、物质平衡方程等等，同时也包括设备特性方程和物性参数方程等等，而从上述方程中，便可获得研究所需的数学模型。

3.1.3跃阶响应法建模。该建模方式在现实生活中最为常见，其可获取系统的阶跃响应。基本应用步骤分析如下：首先，通过手动操作的方式，将过程工作处于测试所需状态下，在平稳运行一段时间之后，对过程输入量进行调整和改变，并使用数据采集系统和记录仪对输出和输入的变化曲线进行同步记录，在经过一段时间之后，过程便会进入一个全新的稳态，待整个实验结束之后，便可通过相应曲线获取过程阶段响应。

3.2烟丝烘干过程的出口水分控制过程

在烟丝烘干的过程中，出口水分是输出量，而脱水量是输入量，结合烘干过程中的相关数据，可确定时间和脱水量数据之间的关系，如当时间在100s时，系统便会出现一次性阶跃响应，而此时的输出量出口水分也会发生相应的变化。

3.3应用效果

该控制方式目前在卷烟厂中应用十分广泛，且效果显著，可平稳运行高达28个月。在正常的条件之下，原有控制方案的出口含水率控制精度通常在0.5%左右，而在非正常条件之下，若进料含水率出现较大变化波动时，则出口含水率的控制精度一般可保持在1.0%左右。在此情况下，为了避免出现大幅度的波动，且由于原有的控制器应用效果不明显，对于出口含水率设定值的响应也相对缓慢，故在今后的方案设计中，不管是任何工作条件下，出口含水率均应控制在0.3%以内，以此确保应用效果和质量的稳步提升。

结束语：

综上所述，随着科学技术的不断进步，也为现代化工业提供了良好的发展空间，但与此同时，工业生产控制问题也变化愈发复杂，甚至直接对控制效果产生影响。基于此，文章提出了组合积分系统，实践证明，其在烟草工艺过程中的应用效果十分显著，并可最大限度的发挥控制作用，故可在今后进行大范围推广。

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