基于稀釋水水力式流漿箱的紙機(jī)橫向定量控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、定量表征單位面積紙張的重量，是評(píng)價(jià)紙張質(zhì)量的最重要的指標(biāo)之一。消費(fèi)者對(duì)紙品質(zhì)要求的提高和高速印刷機(jī)的廣泛使用對(duì)紙張纖維的勻度分布（主要反映在定量分布上）提出了更加嚴(yán)格的要求。只采用縱向（紙機(jī)運(yùn)行方向）定量控制已無(wú)法保證紙張成紙質(zhì)量，紙張橫向（垂直于紙機(jī)運(yùn)行方向）定量分布日益成為紙企關(guān)注的一項(xiàng)重要指標(biāo)。先進(jìn)的稀釋水水力式流漿箱以開(kāi)創(chuàng)性的稀釋水調(diào)節(jié)方式，將橫向定量控制推進(jìn)到一個(gè)新階段。如何基于新思路、新要求，提出切實(shí)可行的控制策略，是造紙行

2、業(yè)的研究熱點(diǎn)。本文在陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2012KTCQ01-19)支持下完成。針對(duì)稀釋水水力式流漿箱橫向控制存在的多干擾、強(qiáng)耦合、大時(shí)滯等難題，提出一套完整的橫向定量控制解決方案，主要工作可總結(jié)為如下四個(gè)方面：
　?。?）基于稀釋水水力式流漿箱的橫向定量控制方案的研究
　　分析稀釋水水力式流漿箱各功能分區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和工作機(jī)理，重點(diǎn)闡述稀釋水濃度調(diào)節(jié)方式并分析它相對(duì)于傳統(tǒng)唇板調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)。在歸納采用稀釋水調(diào)節(jié)方

3、式的橫向定量控制過(guò)程存在的諸多難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和節(jié)約成本為首要考量，給出整體控制方案。該方案利用造紙企業(yè)現(xiàn)有的QCS系統(tǒng)獲取現(xiàn)場(chǎng)傳感定量數(shù)據(jù)，通過(guò)橫向定量控制子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定、去噪以及控制動(dòng)作運(yùn)算，并控制現(xiàn)場(chǎng)稀釋水閥動(dòng)作。
　　（2）定量數(shù)據(jù)在線檢測(cè)和處理方案的研究
　　總結(jié)分析紅外、β射線、X射線測(cè)量成紙定量的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，給出各自的穿透式測(cè)量方案。以 X射線測(cè)量紙張定量的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托，給出原始測(cè)量信

4、號(hào)到真實(shí)紙張定量的計(jì)算標(biāo)定過(guò)程。針對(duì)工業(yè)環(huán)境存在的掃描頭輕微振動(dòng)、錯(cuò)位、灰分干擾、溫度漂移等切實(shí)存在的干擾因素，提出一種基于改進(jìn)Empirical Mode Decomposition（EMD）分解的定量測(cè)量數(shù)據(jù)去噪方法。該方法利用EMD分解的時(shí)間尺度特性，以頻率分量形式分離含噪信號(hào)，同時(shí)結(jié)合了滑動(dòng)平均濾波算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明所提算法去噪效果良好，優(yōu)于傳統(tǒng)去噪方法。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。
　?。?）橫向定量控制算法的研究<

5、br>　　在耦合關(guān)系靜態(tài)處理的前提下，基于稀釋水水力式流漿箱給出一種通用的橫向定量控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。通過(guò)分析、分解該模型，對(duì)模型中存在的關(guān)聯(lián)矩陣和大時(shí)滯控制難題分別采取不同的控制策略，提出一種基于動(dòng)態(tài)矩陣控制（DMC）和Gram多項(xiàng)式的橫向定量控制算法。利用Gram多項(xiàng)式擬合，將非方的耦合矩陣轉(zhuǎn)化為Gram多項(xiàng)式參數(shù)間的耦合方陣，進(jìn)行全局解耦。對(duì)解耦后存在大時(shí)滯的單入單出系統(tǒng)，應(yīng)用DMC控制策略完成橫向定量控制。對(duì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在的兩種控

6、制方案進(jìn)行分析討論，選定現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)成本較低的方案，該方案將定量控制轉(zhuǎn)化為Gram多項(xiàng)式參數(shù)控制，大大降低系統(tǒng)維數(shù)。仿真結(jié)果表明該算法控制效果良好，在較極端的模型失配情況下仍能有效控制，優(yōu)于傳統(tǒng)算法。
　　（4）橫向定量控制系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)。
　　以西門(mén)子S7-300控制器為硬件主體，Step7 V5.5和WinCC V7.0為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，借助OPC技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)通訊，給出了橫向定量控制系統(tǒng)的具體工程實(shí)現(xiàn)方案。該方案結(jié)合造紙