[发明专利]基于串级PID的颗粒水分智能控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于串级PID的颗粒水分智能控制系统，其特征是应用于加热卷烟用颗粒微波干燥工艺中，并在入口水分仪后串联第一级闭环负反馈回路；

所述第一闭环负反馈回路是依次串联有PID主控制器、补偿器、微波加热时间调节器、温度串级PID控制器、微波加热功率调节器、铺料厚度串级PID控制器、铺料厚度调节挡板、出口水分仪形成含水率主控制回路后再与含水率变送器相并联构成含水率反馈回路；

在所述温度串级PID控制器与铺料厚度串级PID控制器之间再并联有温度变送器，以形成第二级闭环负反馈回路并作为温度反馈回路；

在所述铺料厚度串级PID控制器与铺料厚度调节挡板之间再并联有铺料厚度变送器，以形成第三级闭环负反馈回路并作为铺料厚度反馈回路。

2.根据权利要求1所述的基于串级PID的颗粒水分智能控制系统的控制方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、利用入口水分仪测量微波干燥设备中颗粒的当前水分值，并判断当前水分值是否达到所设定的目标含水率范围；若达到，则微波干燥设备按照当前水分值进行干燥处理，否则，定义当前循环次数为i，并初始化i＝1；将当前水分值作为初始水分值PV_i-1后，执行步骤2；

步骤2、所述含水率主控制回路根据入口水分仪所测量的初始水分值PV_i-1进行处理，得到第i次循环出口水分实际值PV₁ⁱ并经过所述含水率变送器传递给所述PID主控制器；

步骤3、所述PID主控制器根据出口水分实际值PV₁ⁱ与出口水分设定值SP₁进行偏差计算，得到的偏差经过补偿器的修正计算，得到微波干燥设备的第i-1次循环的工艺函数f_i-1(t_i-1,T_i-1,δ_i-1)，其中，t_i-1表示微波工艺参数中第i-1次循环的加热时间、T_i-1表示第i-1次循环的加热温度、δ_i-1表示第i-1次循环的铺料厚度；

步骤4、所述微波加热时间调节器对第i-1次循环的一级工艺函数f_i-1(t_i-1,T_i-1,δ_i-1)中加热时间t_i-1进行调节，并将第i-1次循环的调节后的一级工艺函数f′_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)传递给所述第二级闭环负反馈回路，并由铺料厚度串级PID控制器输出颗粒表面温度实际值后经过温度变送器传递给所述温度串级PID控制器；其中，t′_i-1表示调节后的第i-1次循环的加热时间；

步骤5、所述温度串级PID控制器根据颗粒表面温度实际值与颗粒表面温度设定值SP₂进行偏差计算，得到第i-1次循环的二级工艺函数f″_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)；

步骤6、所述微波加热功率调节器对第i-1次循环的工艺函数f″_i-1(t′_i-1,T_i-1,δ_i-1)中加热温度T_i-1进行调节，并将第i-1次循环的调节后的二级工艺函数f″_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)与供电电压扰动一起传递给所述第三级闭环负反馈回路，并由铺料厚度调节挡板输出颗粒铺料厚度实际值后经过铺料厚度变送器传递给所述铺料厚度串级PID控制器；其中，T′_i-1表示调节后的第i-1次循环的加热温度；

步骤7、所述铺料厚度串级PID控制器根据铺料厚度实际值PV₃ⁱ与铺料厚度设定值SP₃进行偏差计算，得到第i-1次循环的三级工艺函数f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)；

步骤8、所述铺料厚度调节挡板根据负载扰动对工艺函数f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ_i-1)中的铺料厚度δ_i-1进行调节，并将第i-1次循环的调节后的三级工艺函数f″′_i-1(t′_i-1,T′_i-1,δ′_i-1)传递给出口水分仪，由所述出口水分仪得到第i+1次循环的出口水分实际值PV₁ⁱ⁺¹；其中，δ′_i-1表示调节后的第i-1次循环的铺料厚度；

步骤9、判断第i+1次循环的出口水分实际值PV₁ⁱ⁺¹的误差值是否达到所设定的阈值，若达到，则将按照第i+1次循环的出口水分实际值PV₁ⁱ⁺¹对微波干燥设备进行干燥控制后，返回步骤1，否则，将i+1赋值给i后，返回步骤3。