【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及米粉擠絲機(jī)，尤指一種米粉擠絲機(jī)加熱控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、米粉加工過程中的溫度控制是影響其品質(zhì)的主要因素之一。米粉擠絲機(jī)作為米粉加工過程中溫度控制的實(shí)現(xiàn)載體，是米粉生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其性能直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。在擠絲過程中，物料通過不同溫度區(qū)間的加熱料筒，以達(dá)到所需的物理化學(xué)變化，進(jìn)而形成所需的米粉特性。
2、但是，現(xiàn)有米粉擠絲機(jī)的加熱控制方式往往采用簡單的pid及模糊pid等控制算法，但由于米粉擠絲機(jī)的滯后性、大慣性、非線性和耦合性，現(xiàn)有的溫度控制作用不太理想，難以實(shí)現(xiàn)精確的溫度調(diào)節(jié)，特別是在物料性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，很難保證溫度的一致性和穩(wěn)定性；不同原料的理化性質(zhì)差異較大，單一的加熱模式無法很好地適應(yīng)多種原料的需求；溫度控制不夠精準(zhǔn)，加熱過程中可能會(huì)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有技術(shù)在控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率等方面的存在一定局限性，因此亟需開發(fā)一種米粉擠絲機(jī)加熱過程溫度控制方法及系統(tǒng)，以滿足更高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提出一種米粉擠絲機(jī)加熱控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有米粉擠絲機(jī)溫度控制精度不高，穩(wěn)定性不強(qiáng)的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)一方面提供一種米粉擠絲機(jī)加熱控制方法，米粉擠絲機(jī)本體包含有多段加熱料筒，每一段加熱料筒設(shè)置有螺桿、溫度傳感器、加熱器、冷卻套筒；該方法包含：
3、以每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速作為預(yù)測模型的
4、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，每一段加熱料筒布置有多個(gè)溫度傳感器、多個(gè)加熱器、多個(gè)冷卻套筒，所述多個(gè)溫度傳感器、多個(gè)加熱器、多個(gè)冷卻套筒均在該段加熱料筒上沿長度方向均勻布置；該方法還包含：對(duì)每一段加熱料筒，依據(jù)每一加熱器的位置，進(jìn)一步劃分為多段子加熱料筒；依據(jù)每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量，調(diào)節(jié)每一段子加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量。
5、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述預(yù)測模型表示為：
6、
7、其中，y(k)表示第k段加熱料筒對(duì)應(yīng)的溫度預(yù)測值，u(k)表示第k段加熱料筒對(duì)應(yīng)的輸入控制量，是描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的矩陣；n是一個(gè)正整數(shù)，代表遞推的步數(shù)；
8、依據(jù)當(dāng)前段加熱料筒對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)合歷史段加熱料筒對(duì)應(yīng)的輸入控制量遞推，預(yù)測下一段加熱料筒對(duì)應(yīng)的輸出，該輸出表示溫度預(yù)測值。
9、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述參考軌跡表示為：
10、yc(k+1)＝(1-α)yset(k)+αy(k)
11、其中，yset(k)表示第k段加熱料筒對(duì)應(yīng)的目標(biāo)溫度值，y(k)表示第k段加熱料筒對(duì)應(yīng)的溫度實(shí)測值，yc(k+1)為參考軌跡，表示第k+1段加熱料筒對(duì)應(yīng)的參考溫度值。
12、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述目標(biāo)函數(shù)表示為：
13、
14、其中，j表示目標(biāo)函數(shù)，q為溫度誤差權(quán)重系數(shù)，r為能耗權(quán)重系數(shù)。
15、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述目標(biāo)函數(shù)依據(jù)設(shè)置的約束求解，該約束包含：每一段加熱料筒的加熱器的功率范圍、冷卻套筒的流量范圍、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍。
16、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，該方法還包含：將每一段加熱料筒的進(jìn)料量輸入至所述pid控制器進(jìn)行前饋補(bǔ)償。
17、此外，本專利技術(shù)再一方面還提供一種米粉擠絲機(jī)加熱控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含米粉擠絲機(jī)本體與控制單元，所述米粉擠絲機(jī)本體包含多段加熱料筒，每一段加熱料筒設(shè)置有螺桿、溫度傳感器、加熱器、冷卻套筒；
18、其中：該控制單元包含：
19、信息獲取模塊，電性連接于每一段加熱料筒，用以獲取每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速；
20、主控制模塊，電性連接于所述信息獲取模塊，用以啟動(dòng)一溫度預(yù)測程序，包括：接收每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速作為預(yù)測模型的輸入控制量，以溫度傳感器采集的每一段加熱料筒的溫度實(shí)測值作為狀態(tài)量，建立預(yù)測模型，所述預(yù)測模型輸出每一段加熱料筒的溫度預(yù)測值；根據(jù)給定的每一段加熱料筒的目標(biāo)溫度值以及每一段加熱料筒的溫度實(shí)測值，構(gòu)建參考軌跡；根據(jù)所述預(yù)測模型和所述參考軌跡建立滾動(dòng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)求解得到最優(yōu)控制量；
21、pid控制器，該pid控制器的輸入端與所述主控制模塊的輸出端電性連接，所述pid控制器的輸出端與所述信息獲取模塊電性連接，用以獲取所述最優(yōu)控制量，依據(jù)所述最優(yōu)控制量反饋調(diào)節(jié)每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速。
22、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述控制單元還包含前饋控制器，與所述pid控制器電性連接，用以接收每一段加熱料筒的進(jìn)料量作為輸入得到前饋補(bǔ)償量，將所述前饋補(bǔ)償量輸入至所述pid控制器對(duì)pid控制器的輸出進(jìn)行補(bǔ)償。
23、在本專利技術(shù)一實(shí)施例中，所述多段加熱料筒包含：熟化段料筒，所述熟化段料筒上布置有多個(gè)溫度傳感器、多個(gè)加熱器、多個(gè)冷卻套筒；擠出段料筒，連接于所述熟化段料筒的輸出端，所述擠出段料筒上布置有多個(gè)溫度傳感器、多個(gè)加熱器、多個(gè)冷卻套筒。
24、由以上方案可知，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
25、本專利技術(shù)揭示米粉擠絲機(jī)加熱控制方法，結(jié)合模型預(yù)測與pid控制，以每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速作為預(yù)測模型的輸入控制量，以每一段加熱料筒的溫度實(shí)測值作為狀態(tài)量，建立預(yù)測模型；并根據(jù)給定的每一段加熱料筒的目標(biāo)溫度值以及每一段加熱料筒的溫度實(shí)測值，構(gòu)建參考軌跡；進(jìn)一步結(jié)合預(yù)測模型和參考軌跡建立滾動(dòng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，得到最優(yōu)控制量；最后將最優(yōu)控制量傳送至pid控制器，由pid控制器依據(jù)最優(yōu)控制量反饋調(diào)節(jié)每一段加熱料筒的加熱器的輸出功率、冷卻套筒的流量、螺桿的轉(zhuǎn)速。該方法聯(lián)立了多段加熱料筒計(jì)算最優(yōu)控制量，消除了多料筒加熱的耦合性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)未來狀態(tài)的預(yù)測和提前控制，消除了米粉擠絲機(jī)料筒溫度控制的滯后性，減少了加熱的慣性，顯著減少了加熱過程的超調(diào)量，提升了米粉擠絲機(jī)溫度控制精度和穩(wěn)定性。
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1.一種米粉擠絲機(jī)加熱控制方法，米粉擠絲機(jī)本體包含有多段加熱料筒，其特征在于，每一段加熱料筒設(shè)置有螺桿、溫度傳感器、加熱器、冷卻套筒；該方法包含：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)依據(jù)設(shè)置的約束求解，該約束包含：每一段加熱料筒的加熱器的功率范圍、冷卻套筒的流量范圍、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含：
8.一種米粉擠絲機(jī)加熱控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含米粉擠絲機(jī)本體與控制單元，所述米粉擠絲機(jī)本體包含多段加熱料筒，每一段加熱料筒設(shè)置有螺桿、溫度傳感器、加熱器、冷卻套筒；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種米粉擠絲機(jī)加熱控制方法，米粉擠絲機(jī)本體包含有多段加熱料筒，其特征在于，每一段加熱料筒設(shè)置有螺桿、溫度傳感器、加熱器、冷卻套筒；該方法包含：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)依據(jù)設(shè)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂黃珍，張夢瑤，何亞凱，王世光，謝安，楊云任，王文杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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