[發(fā)明專利]基于串級(jí)PID的顆粒水分智能控制系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011587878.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112666824A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李延巖;周順;王成虎;王鵬;張曉宇;王孝峰;金宇;李菁菁;曹蕓;管明婧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于串級(jí)PID的顆粒水分智能控制系統(tǒng)，其特征是應(yīng)用于加熱卷煙用顆粒微波干燥工藝中，并在入口水分儀后串聯(lián)第一級(jí)閉環(huán)負(fù)反饋回路；

所述第一閉環(huán)負(fù)反饋回路是依次串聯(lián)有PID主控制器、補(bǔ)償器、微波加熱時(shí)間調(diào)節(jié)器、溫度串級(jí)PID控制器、微波加熱功率調(diào)節(jié)器、鋪料厚度串級(jí)PID控制器、鋪料厚度調(diào)節(jié)擋板、出口水分儀形成含水率主控制回路后再與含水率變送器相并聯(lián)構(gòu)成含水率反饋回路；

在所述溫度串級(jí)PID控制器與鋪料厚度串級(jí)PID控制器之間再并聯(lián)有溫度變送器，以形成第二級(jí)閉環(huán)負(fù)反饋回路并作為溫度反饋回路；

在所述鋪料厚度串級(jí)PID控制器與鋪料厚度調(diào)節(jié)擋板之間再并聯(lián)有鋪料厚度變送器，以形成第三級(jí)閉環(huán)負(fù)反饋回路并作為鋪料厚度反饋回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于串級(jí)PID的顆粒水分智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、利用入口水分儀測(cè)量微波干燥設(shè)備中顆粒的當(dāng)前水分值，并判斷當(dāng)前水分值是否達(dá)到所設(shè)定的目標(biāo)含水率范圍；若達(dá)到，則微波干燥設(shè)備按照當(dāng)前水分值進(jìn)行干燥處理，否則，定義當(dāng)前循環(huán)次數(shù)為i，并初始化i＝1；將當(dāng)前水分值作為初始水分值PV_i-1后，執(zhí)行步驟2；

步驟2、所述含水率主控制回路根據(jù)入口水分儀所測(cè)量的初始水分值PV_i-1進(jìn)行處理，得到第i次循環(huán)出口水分實(shí)際值PV₁ⁱ并經(jīng)過(guò)所述含水率變送器傳遞給所述PID主控制器；

步驟3、所述PID主控制器根據(jù)出口水分實(shí)際值PV₁ⁱ與出口水分設(shè)定值SP₁進(jìn)行偏差計(jì)算，得到的偏差經(jīng)過(guò)補(bǔ)償器的修正計(jì)算，得到微波干燥設(shè)備的第i-1次循環(huán)的工藝函數(shù)f_i-1(t_i-1,T_i-1,δ_i-1)，其中，t_i-1表示微波工藝參數(shù)中第i-1次循環(huán)的加熱時(shí)間、T_i-1表示第i-1次循環(huán)的加熱溫度、δ_i-1表示第i-1次循環(huán)的鋪料厚度；

步驟4、所述微波加熱時(shí)間調(diào)節(jié)器對(duì)第i-1次循環(huán)的一級(jí)工藝函數(shù)f_i-1(t_i-1,T_i-1,δ_i-1)中加熱時(shí)間t_i-1進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將第i-1次循環(huán)的調(diào)節(jié)后的一級(jí)工藝函數(shù)f′_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)傳遞給所述第二級(jí)閉環(huán)負(fù)反饋回路，并由鋪料厚度串級(jí)PID控制器輸出顆粒表面溫度實(shí)際值后經(jīng)過(guò)溫度變送器傳遞給所述溫度串級(jí)PID控制器；其中，t′_i-1表示調(diào)節(jié)后的第i-1次循環(huán)的加熱時(shí)間；

步驟5、所述溫度串級(jí)PID控制器根據(jù)顆粒表面溫度實(shí)際值與顆粒表面溫度設(shè)定值SP₂進(jìn)行偏差計(jì)算，得到第i-1次循環(huán)的二級(jí)工藝函數(shù)f″_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)；

步驟6、所述微波加熱功率調(diào)節(jié)器對(duì)第i-1次循環(huán)的工藝函數(shù)f″_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)中加熱溫度T_i-1進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將第i-1次循環(huán)的調(diào)節(jié)后的二級(jí)工藝函數(shù)f″_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)與供電電壓擾動(dòng)一起傳遞給所述第三級(jí)閉環(huán)負(fù)反饋回路，并由鋪料厚度調(diào)節(jié)擋板輸出顆粒鋪料厚度實(shí)際值后經(jīng)過(guò)鋪料厚度變送器傳遞給所述鋪料厚度串級(jí)PID控制器；其中，T′_i-1表示調(diào)節(jié)后的第i-1次循環(huán)的加熱溫度；

步驟7、所述鋪料厚度串級(jí)PID控制器根據(jù)鋪料厚度實(shí)際值PV₃ⁱ與鋪料厚度設(shè)定值SP₃進(jìn)行偏差計(jì)算，得到第i-1次循環(huán)的三級(jí)工藝函數(shù)f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)；

步驟8、所述鋪料厚度調(diào)節(jié)擋板根據(jù)負(fù)載擾動(dòng)對(duì)工藝函數(shù)f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)中的鋪料厚度δ_i-1進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將第i-1次循環(huán)的調(diào)節(jié)后的三級(jí)工藝函數(shù)f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ′_i-1)傳遞給出口水分儀，由所述出口水分儀得到第i+1次循環(huán)的出口水分實(shí)際值PV₁ⁱ⁺¹；其中，δ′_i-1表示調(diào)節(jié)后的第i-1次循環(huán)的鋪料厚度；

步驟9、判斷第i+1次循環(huán)的出口水分實(shí)際值PV₁ⁱ⁺¹的誤差值是否達(dá)到所設(shè)定的閾值，若達(dá)到，則將按照第i+1次循環(huán)的出口水分實(shí)際值PV₁ⁱ⁺¹對(duì)微波干燥設(shè)備進(jìn)行干燥控制后，返回步驟1，否則，將i+1賦值給i后，返回步驟3。