[發明專利]滾筒式烘絲機烘絲工序干尾過程的建模方法

有效

• 申請號: 201910842040.3
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110876480B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 周鋒;朱培棟;謝明華;曹麗華;左毅;陳俊東
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: A24B3/04
• 分類號: A24B3/04;G06N3/04;G06N3/08;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種滾筒式烘絲機烘絲工序干尾過程的建模方法，采用一種小波神經網絡來逼近變系數結構(VC)模型的函數型系數，設計了烘絲干尾過程的WNN?VC模型，該模型可以更好的描述烘絲干尾過程的全局非線性特性。目前，針對變系數模型的參數優化方法中，研究較多的是基于梯度的結構化非線性參數優化方法(SNPOM)，但該方法具有容易落入局部最優的明顯缺陷。考慮到粒子濾波算法特別適合于處理非線性、非高斯系統的參數估計和狀態濾波問題，本發明采用一種粒子濾波算法對建立的烘絲干尾過程模型進行參數優化，該方法可以優化出烘絲干尾過程WNN?VC模型的全局最優參數。

技術領域

本發明涉及煙草行業的烘絲加工技術領域，尤其涉及一種針對滾筒式烘絲機煙草烘絲干尾過程的建模方法。

背景技術

滾筒式烘絲機是香煙生產企業烘絲工藝車間中最主要的加工設備。上一道切絲加工工序傳來的煙絲，經傳送帶送入烘絲機，烘絲機對煙絲進行烘絲加工，使得烘絲后的煙絲含水率滿足香煙品牌的工藝要求。滾筒式烘絲機主要是以蒸汽為熱源加熱筒體，煙絲在旋轉的筒體內和高溫筒壁充分接觸，使來料煙絲中的水分蒸發出來，并通過滾筒的排潮風門排出機體，實現煙絲的烘絲干燥過程。根據生產過程，整個滾筒式烘絲機烘絲過程可分為三個階段：干頭段，中間段和干尾段。當檢測到入口煙絲流量時，烘絲干頭過程開始，當檢測到的出口煙絲含水率基本穩定在設定值時，烘絲干頭過程結束。然后，進入一段相對較長的烘絲中間過程。當入口煙絲流量由正常值變為零時，標志著烘絲干尾過程開始，直到煙絲排出機體時，整個烘絲過程結束。

煙草烘絲過程是一個極其復雜的非線性過程，其具有多變量、強耦合和大時滯的特點。特別是干頭干尾過程，因其缺乏重要的工藝變量，即：在干頭或干尾過程中缺少出口或入口煙絲含水率的檢測值，實際中難以建立煙草烘絲過程的準確物理關系模型。目前，已有技術主要是建立基于各種假設條件的簡化物理模型。Zhu等(Zhu W,Lin H,Cao Y,etal.Thermal properties measurement of cut tobacco based on TPS method andthermal conductivity model[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2014,116(3):1117-1123.)對煙絲干燥的傳熱過程進行了模擬研究，建立了不同條件下煙絲導熱系數的預測模型。Gu等(Gu C,Zhang C,Zhang X,et al.Modeling and simulationof drying characteristics on flexible filamentous particles in rotary dryers[J].Korean Journal of Chemical Engineering,2017,34(1):20-28.)通過實驗驗證了煙絲干燥過程中滾筒筒溫對干燥機傳熱傳質的影響，提出了滾筒筒溫和出口煙絲含水率之間的數學模型。但在上述方法中，由于受到實際烘絲機物理結構的限制，在簡化的物理關系模型中，某些關鍵參數仍難以獲取，且模型的通用性很差。目前，采用先進的系統辨識技術來獲得煙草烘絲各階段的模型研究還處于初級階段。如何采用數據驅動的建模技術來獲得煙草烘絲各階段的辨識模型，是目前煙草烘絲工業中亟待解決的一個關鍵問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種滾筒式烘絲機烘絲工序干尾過程的建模方法，

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種滾筒式烘絲機烘絲工序干尾過程的建模方法，包括以下步驟：

1)采集煙草烘絲干尾過程中的工藝變量，構建建模數據集；

2)利用所述建模數據集擬合函數型系數，建立烘絲干尾過程的WNN-VC模型結構；

3)對所述WNN-VC模型結構進行全局優化，對于優化后的WNN-VC模型結構，利用最小信息量準則選擇最終的煙草烘絲干尾過程WNN-VC模型階次m。