基于核极限学习机的煮糖结晶自适应控制研究*

吴建范，蒙艳玫，柳宏耀

(广西大学机械工程学院，广西南宁 530004)

0 引言

煮糖结晶是糖分从液相到固相转变的关键环节，利用蒸汽在结晶罐内对糖膏进行加热，并通过抽真空降低沸点、控制入料量等操作保持入料与水分蒸发平衡，使糖液过饱和度处于亚稳定区，进而析出糖晶体。煮糖过程具有多参数、强耦合、非线性、大时滞的特点，难以建立精确的机理模型用于实现自动控制。传统的控制方式依靠工人从结晶罐中抽取糖膏样品，根据经验判断结晶状态后调节阀门开度，不仅工作强度大且容易造成煮糖时间过长等问题。研究煮糖过程的自动控制方法，对解放劳动力和提高生产效率具有重要意义。

目前，针对煮糖的自动控制方法可分为反馈控制与预测控制两类。反馈控制根据系统当前输出与目标的偏差确定下一步操作，基于模糊PID、线性化和经验知识的反馈控制策略被用于控制煮糖过程[1-3]。反馈控制具有滞后性，面对复杂多变的煮糖过程，当出现不良结晶状态时，只能被动适应进行调节。预测控制基于预测模型预测系统的未来输出，并优化系统输入以使未来输出符合预期目标[4,5]。由于具有预见性，预测控制可以减少或避免不良状况的发生，适合具有大时滞的煮糖过程。前人提出了以电导率[6]、过饱和度[7,8]、晶体含量[9,10]和入料流量[11]等作为控制对象的煮糖预测控制方法，但电导率在煮糖过程中呈现非单调变化，过饱和度与晶体含量目前无法准确在线测量，这导致所提出的部分方法难以在生产中应用。……