造纸过程的自动控制

摘要：我国的造纸工业起步比较晚，和世界先进水平有较大差距。而本文针对造纸过程的复杂性、工艺特点及要求，提出模糊控制和专家控制结合的水分定量智能控制方法。实践证明该控制系统满足了纸张的工艺要求，系统运行稳定可靠，控制精度较高，鲁棒性好，提高了造纸质量。

关键词：造纸 模糊控制 智能控制

1．造纸过程的自动控制现状

随着现代控制理论和计算机技术的发展，造纸工业的自动控制也相应地得到了较快的发展。国外对造纸过程计算机控制的研究始于六十年代末，在此期间，研究者建立了各种能适用于计算机控制的数学模型。七十年代初出现了以电子计算机为中心的对整个造纸过程进行控制的自动化系统。目前国外先进的间歇计算机控制系统一般都是由过程级、优化级和管理级三级组成，能对整个造纸过程的能源、原料、药液和产量进行优化、管理和控制。

2．控制原理

2.1模糊控制器的基本原理

随着模糊控制理论的研究和技术的应用，模糊控制器的设计也在不断的。发展和改进。并在实际中得到了较好的应用，这些改进了的模糊控制器可以分成以下几类：P I D模糊控制器、 变结构模糊控制器（自组织模糊控制器）、 复合型模糊控制器、自适应模糊控制器及神经网络自学习的模糊控制器。

2.2模糊控制规则

模糊控制器的控制规则是以手动控制策略为基础的。它利用模糊集合理论将手动控制策略上升为具体的数值运算，根据推理运算的结果做出相应的控制动作，使执行机构控制被控对象的运行。要建立模糊控制器的控制规则，就是要利用语言来归纳手动控制过程中所使用的控制策略。 手动控制策略一般都可以用“ IF - THEN”形式的条件语句来加以描述。

3.造纸过程的定量水分控制

3.1造纸过程建模

纸张定量的调节主要是根据安装在O型扫描架上的定量检测仪所得的平均数据，操作工根据一定的操作条件，再通过控制器的输出调节纸浆高精度阀。水分调节的原理和定量调节基本一样，也是通过在线水分检测仪的检测，检测所得的数据经过处理后与设定值比较，若出现误差，则自动调节蒸汽压力。所不同的是，水分调节是和蒸汽压力调节形成串级控制，再通过调节阀的动作达到目的的。考虑到定量、水分的耦合情况，还需加解耦控制器。通过阶跃响应法得到对象的传递函数，定量、水分耦合矩阵为：

3.2基于自適应模糊控制器的定量、水分解耦控制器

定量、水分解耦的最终目的是消除各个控制量的耦合影响，最后解耦作用仍然要到执行机构上来实施。从这个意义上来说，无论采用什么样的解耦方法，如何得到合适的控制量是问题的关键。模糊控制器可以模拟专家的控制方法，采用不确定推理达到理想的调节效果。由于采用自适应模糊解耦控制不需得到精确的对象数学模型，经过处理后的控制器算法简单，易于实现，占用内存小，系统的动态响应特性也比较好。

4. 结 论

系统采用内模控制 , 由于它的设计简单、跟踪调节性能好、鲁棒性强 , 能消除不可测干扰的影响 , 并对成纸的定量和水分进行很好的控制。由于定量和水分控制得好 , 断纸明显减少 , 不合格品亦很大程度地减少。改换纸种时 , 只要简单地输入控制的目标值或调出原有的工作单 , 便能很快地实现定量和水分的转变 , 从而节约原料、能源、增加产量、降低生产成本。

参考文献：

[1]孙优贤，等．造纸过程的建模与控制．杭州：浙江大学出版社，1993．

[2]刘曙光，等．模糊控制技术．北京：中国纺织出版社，2001．

[3]汤兵勇，等．模糊控制理论与应用技术．北京：清华大学出版社，2002．

[4]孙庚山，等．工程模糊控制．北京：机械工业出版社，1995．□

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