具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前梗丝加料工序中对于出口含水率的控制存在滞后性的问题。本发明提供一种基于滑窗预测的梗丝加料出口含水率的控制方法，通过设置滑窗预测模型，并基于出水口含水率对增湿水比例进行前馈控制，解决现有梗丝加料的出口含水率存在滞后性，易造成不准确的问题，能提高各批次梗丝的出口含水率的一致性，提升生产过程质量控制能力。

如图1所示，一种基于滑窗预测的梗丝加料出口含水率的控制方法，包括：

S1：获取梗丝加料的增湿水量，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算梗丝的平均出口含水率。

S2：根据所述增湿水量和所述平均出口含水率的变化趋势来确定增湿水比例和出口含水率的第一滑窗预测模型。

S3：获取当前生产梗丝加料的出口含水率的目标值，并通过所述第一滑窗预测模型对达到所述目标值需要的增湿水比例进行前馈控制。

进一步，所述根据所述增湿水量和所述平均出口含水率的变化趋势来确定增湿水比例和出口含水率的第一滑窗预测模型，包括：

建立一个包括当前时刻在内的n次采样的出口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的出口含水率与所述平均含水率的差值。

如果一个滑窗内的所有时刻所对应的差值都大于或小于0，则判断出口含水率出现了整体性的增大趋势或减小趋势。

获取滑窗第一个时刻所对应的出口时刻，并在所述增大趋势或所述减小趋势时控制增湿水阀在所述出口时刻开始减小开度或增大开度，以对出口含水率进行预测。

具体地，为了区分和识别梗丝的出口含水率的整体趋势性变化，可采用移动滑窗的方法进行监测。首先，设当前时刻为t，为了确定当前增湿水量，可采用近一段时间的前N次采样作为一个滑窗来计算平均出口含水率

其中，x_i表示第i个时刻的出口含水率。随着生产过程的继续，这个滑窗向前滑动，于是下一时刻时的平均含水率为

其次，为了识别入口含水率的趋势性变化，可再建立一个包括n次采样的滑窗，同样设当前时刻为t，分别计算包括当前时刻在内的n次采样的出口含水率与平均出口含水率的差d^j＝x_j-μ^j；j＝t,t-1,…t-n+1。为了避免偶然性变化的影响，识别趋势性的出口含水率的变化，可设置过程质量控制判异准则。

该方法通过滑窗预测对增湿水比例进行前馈控制，使梗丝加料工序中对增湿水进行精确控制，使批次内的梗丝的出口含水率的一致性得到提高，不需要在检测到出口含水率后才能对增湿水比例进行调整，能提升生产过程质量控制能力。

如图1所示，该方法还包括：

S4：获取梗丝加料的蒸汽压力，并根据所述蒸汽压力和所述平均出口含水率的变化趋势来确定蒸汽阀门开度和出口含水率的第二滑窗预测模型；

S5：在所述增湿水量恒定时，通过所述第二滑窗预测模型对达到所述目标值所需要的蒸汽阀门开度进行前馈控制。

进一步，所述根据所述蒸汽压力和所述平均出口含水率的变化趋势来确定蒸汽阀门开度和出口含水率的第二滑窗预测模型，包括：

建立一个包括当前时刻在内的n次采样的蒸汽压力滑窗，并计算得到各个时刻蒸汽压力所对应的出口含水率与所述平均含水率的差值；

如果一个滑窗内的所有时刻所对应的差值都大于或小于0，则判断出口含水率出现了整体性的增大趋势或减小趋势；

获取滑窗第一个时刻所对应的出口时刻，并在所述增大趋势或所述减小趋势时控制蒸汽阀门在所述出口时刻开始减小开度或增大开度，以控制出口含水率。

如图2所示，该方法还包括：

S6：获取梗丝加料的出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；

S7：建立PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节增湿水比例以对出口含水率进行反馈控制。

在实际应用中，通过PID反馈控制模型对出口含水率进行实时调整，将出口含水率的实测值与目标值进行比对，然后根据目标偏差值作为PID反馈控制模型的输入，并根据输入的料液喷射量进行自适应学习，进而确定调节P、I和D的参数取值，以实现出口含水率的控制，提高批次内出口含水率控制的稳定性，增加批次间控制的一致性。

为了更好地对梗丝的出口含水率进行有效控制，还应该根据其变化情况及时进行修正调整。已有的PID反馈控制系统能够对出口含水率的轻微变化进行调整，但对于较大的过程波动往往难以及时实现有效控制，很多时候都需要操作人员进行人工干预，这既增加了人员的工作强度，也由于操作人员的经验差异造成批次质量稳定性下降，为此可采用计算机来实现出口含水率变化的自动识别和调整。为了提高识别过程出现趋势性偏移的灵敏性，同时避免个别检测结果异常造成的干扰，可运用EWMA进行控制系统的算法设计。

该方法还包括：

S8：建立所述出口含水率的EWMA反馈控制模型，并根据所述EWMA反馈控制模型对所述出口含水率进行指数加权移动平均运算，得到EWMA统计量Z_S；在或时判断出口含水率有增大趋势或减小趋势，其中，T为出口含水率的目标值，λ为EWMA平滑系数，σ为过程稳定状态下的标准差，K为常数；根据所述EWMA统计量Z_S对增湿水比例进行反馈控制，使出口含水率的波动减小。

进一步，所述EWMA统计量Z_S根据以下公式计算：

Z_S＝λ·y_S+(1-λ)Z_S-1，其中，Z₀＝T，λ＝2，y_S为第S个时刻的出口含水率。

该方法还包括：

S9：获取梗丝加料的蒸汽温度，并根据所述蒸汽温度和所述平均出口含水率的变化趋势来确定蒸汽温度和出口含水率的第三滑窗预测模型。

S10：通过所述第三滑窗预测模型对达到所述目标值所需要的所述蒸汽温度进行前馈控制。

进一步，所述根据所述蒸汽温度和所述平均出口含水率的变化趋势来确定蒸汽温度和出口含水率的第三滑窗预测模型，包括：

建立一个包括当前时刻在内的n次采样的蒸汽温度滑窗，并计算得到各个时刻蒸汽温度所对应的出口含水率与所述平均含水率的差值。

如果一个滑窗内的所有时刻所对应的差值都大于或小于0，则判断出口含水率出现了整体性的增大趋势或减小趋势。

获取滑窗第一个时刻所对应的出口时刻，并在所述增大趋势或所述减小趋势时控制蒸汽温度在所述出口时刻开始减小或增大，以控制出口含水率。

在实际应用中，梗丝由振动输送机送入加料机滚筒内，滚筒由传动装置带动旋转，使得梗丝自动地向出料口方向流动。当梗丝运行时通过管路对梗丝进行料液喷射。在蒸汽压力的作用下，料液和蒸汽混合后呈雾状喷射出并洒落到梗丝上。在梗丝加料工序中，对出口含水率可以通过热风温度、循环风量和料液蒸汽喷射量等几方面进行影响和控制。为了避免多个影响因素同时作用造成生产过程的不稳定，可将其中的多个影响变量分别固定在一个适当的取值，仅调整其中的一个影响因素来对出口含水率进行控制。

可见，本发明提供一种基于滑窗预测的梗丝加料出口含水率的控制方法，通过设置滑窗预测模型，并基于出水口含水率对增湿水比例进行前馈控制，解决现有梗丝加料的出口含水率存在滞后性，易造成不准确的问题，能提高各批次梗丝的出口含水率的一致性，提升生产过程质量控制能力。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。