[发明专利]用于针对片状物成型机创建综合响应模型的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与通过整体引用结合于此的、于2009年1月8日提交、发明名称为“A Method and Apparatus for Creating a Generalized Response Model for a Sheet Forming Machine”的第12/350,489号美国专利申请有关。

背景技术

本发明主要涉及控制片状物成型过程，并且更具体地涉及改进针对这样的过程的控制。

在片状物成型机中，片状物的性质在片状物的两个方向上变化，即机器方向(MD)(该方向是在生产期间片状物的移动方向)和交叉机器方向(CD)(该方向与MD垂直、并且是在生产期间越过片状物宽度的方向)。不同致动器组用来控制在每个方向上的变化。机器方向(MD)与片状物移动速度方向关联，因此MD也视为时间方向(TD)。类似地，交叉机器方向与片状物的宽度关联，因此CD也视为空间方向(SD)。

MD变化一般受片状物的整个宽度的因素所影响，这些因素诸如：机器速度、由机器形成为片状物的基材来源(诸如木质纤维)、工作流体(诸如蒸汽、水)的常见供应和类似因素。

CD变化通常受越过机器宽度而并排放置的致动器的阵列所影响。每个致动器代表整个致动器组的一个分区。在造纸机中，典型CD致动器是头箱分片螺杆、头箱稀释阀、蒸汽箱、喷水管嘴、感应致动器和其它已知设备。CD致动器给造纸者带来巨大挑战，因为片状物成型机可能具有多组CD致动器，每组具有在机器的整个宽度内展开的多个分区。每组CD致动器安装于片状物制造机的不同位置。在每组CD致动器中有不同数目的个别分区。在相同组内每个分区的宽度也可能不同。因此每组CD致动器可能对不同片状物性质具有不同影响。

可以通过固定传感器或者通过在片状物宽度上来回穿越的扫描传感器来获得针对片状物性质的测量。传感器通常位于用以调节片状物性质的那些致动器的下游。传感器在穿越片状物之时测量片状物性质并且使用该测量以形成整片的性质分布。通常用越过片状物的有限数目的点(称为“数据箱”)将片状物性质分布离散化。目前通常用数百至多于一千个数据箱表示片状物性质分布。随时间积累的片状物性质分布形成二维矩阵。在一段时间内在固定数据箱的片状物性质测量也可以视为在“时间”方向或者MD上的分布。术语“分布”可以是关于CD或者MD的。片状物性质分布由质量控制系统(QCS)用来导出针对适当致动器的控制动作，从而根据所期望的目标分布来改变片状物性质分布。目标形状可以是均匀平坦、笑容、皱眉或者其它温和形状。为了用多组CD致动器控制片状物性质分布，重要的是测量和标识每个CD致动器如何影响分布。

由于传感器经常位于CD致动器下游的相当距离，所以片状物(在CD方向上)受CD致动器分区影响、但是由下游传感器测量的部分由于片状物在干燥过程中收缩或者在片状物经过机器时片状物横向偏离而未总是与CD致动器分区理想地对准(在CD方向上)。另外，每个CD致动器分区通常影响比与CD致动器分区的宽度对应的部分更宽的分布的部分。因此为了控制片状物成型机的CD分布，重要的是知道分布的哪个部分受每个CD致动器分区的影响。描述分布的哪个部分受每个CD致动器分区影响的函数关系称为CD致动器分区的“映射”。

除了知道分布的哪个部分受哪个CD致动器分区影响之外，知道每个CD致动器分区如何影响分布也是重要的。图示如何通过调节CD致动器分区来改变片状物性质分布的函数曲线称为CD致动器分区的“响应模型”。常规地，如果响应与浆体在长网线上的展开有关，则用离散值数组代表用于CD致动器分区的响应模型，或者用波传播方程对响应模型进行建模。对于典型CD致动器组，容易有数十至数百个分区。对于每个致动器分区，如果响应模型由均匀离散点阵列代表，则将按致动器分辨率(该分辨率是致动器分区数目)或者性质分布分辨率(该分辨率可以具有数百至多于一千个点)指定模型。如今许多造纸机配备有多组CD致动器。针对所有致动器分区的、代表用于一个片状物性质分布的响应模型所需要的点数是每一致动器分区的点数乘以多组CD致动器的分区总数。在实践中，每组致动器可以同时改变若干片状物性质分布，并且每个片状物性质分布也可能受具有不同响应的多组CD致动器影响。这些不同响应分类为不同响应类型。为了代表综合响应模型所需要的点数进一步乘以片状物性质分布数目。由常规方式指定的、将多组CD致动器与多个高分辨率片状物性质分布相关起来的综合响应模型将需要大量的点。这是很低效的、严苛的，并且在实践中容易出错。