基于PID与误差补偿的炉温控制系统设计.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2017年第1期(总第207期)∗基于PID与误差补偿的炉温控制系统设计董伟,郭昌耀,赵轻领(江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂江苏徐州，221005)摘要:为提高ＨＸD燃烧炉温度的稳定性,通过研究燃烧炉热容过程的影响因素,建立了基于PID与误差补偿的炉温控制模型,并运用DOE试验获得最佳参数值,实现了燃料阀门开度对温度偏差和变化速率的快速响应。结果表明:1炉温波动大幅度减小,标准偏差值由12．31下降至４．83,过程控制能力指数Cpk值由0．68提高至1．４9。2提高了工艺气温度的稳定性,ＨＸD烘丝出口水分标准偏差由0．21降低至0．1４,达到烟草行业先进水平,充分保障了

2、卷烟产品的内在感官质量。关键词:燃烧炉;温度控制;PID;误差补偿中图分类号:TP273．４文献标识码:ADOI编码:10．1４016/j．cnki．1001－9227．2017．01．029Abstract:ToimprovethestabilityofＨＸDfurnacetemperature，thispaperestablishesfurnacetemperaturecontrolsystembasedonPIDanderrorcompensationthroughanalyzingtheaffectingfactorsofheatprocessoffurnaceandrealizest

3、hequickresponseoffuelvalueopeningdegreetotemperaturedeviationandchangeratewithadoptionofDOEexperimenttoattainbestpa-rameters．Resultsshowthat1．Thefluctuationoffurnacetemperatureisgreatlyreduced，standarddeviationdecreasesfrom12．31to４．83andCpkvalueofprocesscontrolabilityindexincreasesfrom0．68to1．４9．2．I

4、mprovethestabilityofprocesstemperatureandthewaterstandarddeviationatＨＸDdryingwireoutletdecreasesfrom0．21to0．1４，whichachievestheadvancedleveloftobaccoindustryandfullyguaranteedtheinternalsensoryqualityofcigaretteproducts．Keywords:furnace;controltemperature;PID;errorcompensation短时间(5－10s)内快速脱水膨胀，叶丝经旋风

5、分离器分0引言离，从旋转气锁出料，大部分热气流加热后再次循环利用，[４]在烟草制丝工艺中，气流式烘丝机(ＨＸD)的燃烧炉以减少热量损失。ＨＸD的干燥过程由燃烧炉提供热主要为烘丝机提供高温干燥气体，用于对烟丝的快速干能，存在燃烧炉向工艺气体传热和工艺气体向叶丝传热进[5]燥、膨胀和定型，炉温的稳定性直接影响工艺气温度对叶行干燥的两个热交换过程。工艺气与烟丝完成热交换[1]丝物理指标和感官质量的控制能力。由于气流烘丝过后，循环回至热交换器，由燃烧炉再次加热，而加热后的工程是一个多扰动、大滞后、非线性的热容过程，炉温受多种艺气温度与设定值偏离越小，系统达到稳定所需要的时间因素影响而波动较大，加之烟草

6、行业对烟丝水分标准偏差就越短。为保证烟丝干燥效果，稳定工艺气温度，一般控的更高要求，单纯采用传统的PID模式缺乏对温度变化的制系统以炉温设定值为参考值，经PID运算自动调节天然[2]预判性，难以解决其滞后性和超调现象的弊端。另外，气定位阀的开度，以实现对炉温的闭环控制。采用模糊控制和模糊PID控制的方法，对于燃烧室高温气在实际应用中，工艺气体高速循环，流量达到体控制的经验数据难以收集，模糊数据库的建立及规则库31４000m/h，在热交换前后的温差达到100℃以上，往往引的定义相对复杂，且易偏离实际，均无法获得一个精确的起炉温的快速、剧烈变化，加之多因素交叉影响，增大了炉[3]数学模型。为此，本

7、文在PID控制的基础上，引入温度温的控制难度，天然气定位阀单纯通过传统的PID算法具偏差与变化速率的误差补偿，能够有效解决炉温控制的滞有很多的局限性，难以解决其滞后性和超调现象的问题，后或超调问题，最终实现了减少工艺气温度和出口水分的其阀门开度波动范围为1４%－33%，最大偏差范围达到了波动的目的。±27℃，标准偏差达到12．31，过程控制能力指数Cpk值为0．68。由于炉温控制系统的稳定性较差，