基于稀釋水水力式流漿箱的紙機橫向定量控制系統(tǒng)的研究.pdf

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

2、業(yè)的研究熱點。本文在陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃項目(2012KTCQ01-19)支持下完成。針對稀釋水水力式流漿箱橫向控制存在的多干擾、強耦合、大時滯等難題，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)成和工作機理，重點闡述稀釋水濃度調(diào)節(jié)方式并分析它相對于傳統(tǒng)唇板調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點。在歸納采用稀釋水調(diào)節(jié)方

3、式的橫向定量控制過程存在的諸多難點的基礎(chǔ)上，以保證系統(tǒng)實時性和節(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)場傳感定量數(shù)據(jù)，通過橫向定量控制子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)標定、去噪以及控制動作運算，并控制現(xiàn)場稀釋水閥動作。
　?。?）定量數(shù)據(jù)在線檢測和處理方案的研究
　　總結(jié)分析紅外、β射線、X射線測量成紙定量的原理和優(yōu)缺點，給出各自的穿透式測量方案。以 X射線測量紙張定量的簡易實驗平臺為依托，給出原始測量信

4、號到真實紙張定量的計算標定過程。針對工業(yè)環(huán)境存在的掃描頭輕微振動、錯位、灰分干擾、溫度漂移等切實存在的干擾因素，提出一種基于改進Empirical Mode Decomposition（EMD）分解的定量測量數(shù)據(jù)去噪方法。該方法利用EMD分解的時間尺度特性，以頻率分量形式分離含噪信號，同時結(jié)合了滑動平均濾波算法。仿真實驗表明所提算法去噪效果良好，優(yōu)于傳統(tǒng)去噪方法。實際應(yīng)用結(jié)果驗證了算法的有效性。
　?。?）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)學模型。通過分析、分解該模型，對模型中存在的關(guān)聯(lián)矩陣和大時滯控制難題分別采取不同的控制策略，提出一種基于動態(tài)矩陣控制（DMC）和Gram多項式的橫向定量控制算法。利用Gram多項式擬合，將非方的耦合矩陣轉(zhuǎn)化為Gram多項式參數(shù)間的耦合方陣，進行全局解耦。對解耦后存在大時滯的單入單出系統(tǒng)，應(yīng)用DMC控制策略完成橫向定量控制。對實際應(yīng)用時存在的兩種控

6、制方案進行分析討論，選定現(xiàn)階段實現(xiàn)成本較低的方案，該方案將定量控制轉(zhuǎn)化為Gram多項式參數(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)的工程實現(xiàn)。
　　以西門子S7-300控制器為硬件主體，Step7 V5.5和WinCC V7.0為軟件開發(fā)平臺，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)的具體工程實現(xiàn)方案。該方案結(jié)合造紙