一种烟支重量的分段式控制方法与流程

1.本发明涉及烟支重量控制技术领域，尤其涉及一种烟支重量的分段式控制方法。


背景技术：

2.烟支重量是卷烟最重要的物理指标之一，如何精准地在线控制重量一直以来都是国内外烟草行业的研究重点。现有重量控制系统如图1所示，重量控制回路中，密度扫描仪对烟支重量进行检测，将实际重量信号反馈到控制系统，与给定重量比较，控制执行机构调节平准器上下移动，从而控制烟支重量。在位置控制回路中，执行机构的位移量通过位移传感器反馈到控制系统与平准器设定的位置信号比较，进一步校正烟支重量，控制周期基本在40ms以内。由于烟丝结构也并非完全稳定的，造成卷烟机送丝总是无法完全均匀的，这样意味着，在送丝机构单位时间内送入到吸丝成型的烟丝量总是不均衡。易造成现有重量控制系统对执行机构的控制会出现控制滞后和控制超调的情况，控制的长期标准偏差较大。同时，当前卷烟机采用压丝轮上下运动来控制烟丝多少的目的，当压丝轮向上运动时烟丝量变多，向下运动时烟丝量变少。由于烟丝越靠近吸丝带表面，吸附力越强，自然密度也就越大，整体密度分布存在上密下疏的情况。当烟支偏重时，压丝轮要向下运动，让烟丝变少，但是由于下部密度相对较小，且要考虑平整盘和烟丝给压丝轮向下运动带来的向上阻力，克服绝对值相同的正偏差时，所需要的压丝轮向下行程较大；当烟支偏轻时，压丝轮要向上运动，让烟丝变多，但是由于上部密度相对较大，且无需考虑阻力，所以克服相同偏差时，所需要的压丝轮向上行程较小。在压丝轮向上运动和向下运动的等距离时，其实际所对应的烟支重量变化是不相等的，这会产生了一种“控制失衡”现象，使烟支生产中的偏重烟支数量始终大于偏轻烟支数量的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种烟支重量的分段式控制方法，解决现有烟支重量控制系统由于烟丝的不均匀，存在控制滞后和控制超调的情况，造成烟支生产中的长期标准偏差较大的问题，能提高烟支重量控制的准确性，提高烟支的质量和吸阻稳定性，降低烟丝消耗。
4.为实现以下目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种烟支重量的分段式控制方法，包括：
6.设置烟支的标准重量和重量偏差阈值，获取连续生产的设定数量的烟支，并计算得到烟支的平均重量；
7.根据烟支重量的偏差分段设置压丝轮运动控制的第一线性关系式和第二线性关系式，其中，所述第一线性关系式为：δv＝k1x，所述第二线性关系式为：δv＝k2x，δv为压丝轮的运动幅度，x为重量偏差量，k1和k2为运动幅度的转换系数；
8.计算所述平均重量与所述标准重量的差值，如果所述差值大于所述重量偏差阈值，则根据所述第一线性关系式控制压丝轮运动，否则根据所述第二线性关系式控制压丝轮运动，其中，k1》k2。
9.优选的，还包括：
10.如果所述差值大于所述重量偏差阈值，且烟支重量正偏差，则根据所述第一关系式控制压丝轮向下运动；
11.如果所述差值小于所述重量偏差阈值，且烟支重量负偏差，则根据述第二关系式控制压丝轮向上运动。
12.优选的，还包括：
13.如果所述差值大于所述重量偏差阈值，且烟支重量负偏差，则按设定步长降低k1值，并根据所述第一关系式控制压丝轮向上运动。
14.优选的，还包括：
15.如果所述差值小于所述重量偏差阈值，且烟支重量正偏差，则按设定步长增大k2值，并根据所述第二关系式控制压丝轮向下运动。
16.优选的，还包括：
17.如果所述差值处于重量控制系统的控制死区内，则控制压丝轮保持现有位置。
18.优选的，还包括：
19.设置转换系数k1和k2的初始值，并在烟支重量出现正偏差或负偏差时按设定步长调整k1和k2的值。
20.优选的，还包括：
21.随机获取几组连续生产的设定数量的烟支，计算得到各组的偏重烟支与偏轻烟支的数量比值；
22.如果各组的所述数量比值持续增大，则判定偏重烟支在设定数量内占比增大；
23.如果各组的所述数量比值持续减小，则判定偏轻烟支在设定数量内占比增大。
24.可见，本发明提供一种烟支重量的分段式控制方法，根据烟支重量的偏差分段设置压丝轮运动控制的第一线性关系式和第二线性关系式，并根据烟支的平均重量与标准重量的差值，控制压丝轮按所述第一线性关系式或第二线性关系式进行运动。解决现有烟支重量控制系统由于烟丝的不均匀，存在控制滞后和控制超调的情况，造成烟支生产中的长期标准偏差较大的问题，能提高烟支重量控制的准确性，提高烟支的质量和吸阻稳定性，降低烟丝消耗。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
26.图1是现有的烟支重量控制系统示意图。
27.图2是本发明提供一种烟支重量的分段式控制方法示意图。
28.图3是本发明提供一种烟支重量的分段式控制逻辑流程图。
具体实施方式
29.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。
30.针对当前烟支生产中烟支重量长期处于标准偏差较大的问题。本发明提供一种烟
支重量的分段式控制方法，解决现有烟支重量控制系统由于烟丝的不均匀，存在控制滞后和控制超调的情况，造成烟支生产中的长期标准偏差较大的问题，能提高烟支重量控制的准确性，提高烟支的质量和吸阻稳定性，降低烟丝消耗。
31.如图2和图3所示，一种烟支重量的分段式控制方法，包括：
32.s1：设置烟支的标准重量和重量偏差阈值，获取连续生产的设定数量的烟支，并计算得到烟支的平均重量；
33.s2：根据烟支重量的偏差分段设置压丝轮运动控制的第一线性关系式和第二线性关系式，其中，所述第一线性关系式为：δv＝k1x，所述第二线性关系式为：δv＝k2x，δv为压丝轮的运动幅度，x为重量偏差量，k1和k2为运动幅度的转换系数；
34.s3：计算所述平均重量与所述标准重量的差值，如果所述差值大于所述重量偏差阈值，则根据所述第一线性关系式控制压丝轮运动，否则根据所述第二线性关系式控制压丝轮运动，其中，k1》k2。
35.具体地，当烟支的平均重量与标准重量的差值大于重量偏差阈值时，即需要较大幅度控制压丝轮动作，采用第一线性关系式δv＝k1x进行控制，可称为快速控制模式或大幅控制模式。当平均重量与标准重量的差值小于重理偏差阈值时，即需要较小幅度控制压丝轮动作，采用第二线性关系式δv＝k2x进行控制，可称为慢速控制模式或小幅控制模式；一个周期完成，进入下一循环周期。
36.在一实施例中，基于zj118卷烟机，生产的产品重量设定值为650毫克，控制死区为3毫克，控制步骤如下：
37.1、设定初始值，k1＝0.1，k2＝0.05，重量偏差阈值为16毫克。
38.2、计算32支烟支的平均重量，与设定值650毫克进行比较，根据比较结果进入下述3～5中的一步；
39.3、当实际平均重量为652毫克，与设定值650毫克的差为2毫克，在控制死区3毫克内时，压丝轮无需动作；
40.4、当平均重量为670毫克，与设定值650毫克的差为20毫克，差值绝对大于控制死区3毫克时，且大于重量偏差阈值16毫克，即需要较大幅度控制压丝轮动作，采用δv＝k1x进行控制，运动的幅度由δv＝k1x＝0.1*20＝2v，即压丝轮运动的幅度为2.0伏特。
41.5、当平均重量为662毫克，与设定值650毫克的差为12毫克，差值绝对大于控制死区3毫克时，且小于分界值16毫克，即需要较小幅度控制压丝轮动作，采用δv＝k2x进行控制，运动的幅度由δv＝k2x＝0.05*12＝0.6v，即压丝轮运动的幅度为0.6伏特。
42.6、一个周期完成，进入下一循环周期。
43.进一步，可采用对比试验，采用两台zj118机型使用同一批烟丝，生产统一规格，各跟踪10个生产班次的长期标准偏差，对比结果如表1所示：
44.表1
[0045][0046]
结果显示，使用分段式控制后，长期标准偏差显著降低，降低了0.9毫克，降幅达20％，烟支质量更好，烟丝消耗更低。
[0047]
该方法还包括：
[0048]
s4：如果所述差值大于所述重量偏差阈值，且烟支重量正偏差，则根据所述第一关系式控制压丝轮向下运动。
[0049]
s5：如果所述差值小于所述重量偏差阈值，且烟支重量负偏差，则根据述第二关系式控制压丝轮向上运动。
[0050]
在实际应用中，如果烟支重量处于正偏差，即烟支重量大于平均重量，则压丝轮需要向下运动，以减少烟丝。同时，在烟支的平均重量与标准重量的差值大于重量偏差阈值时，即烟支超重，偏差值大，此时，按第一线性关系式δv＝k1x控制压丝轮向下运动。相应地，如果烟支重量处于负偏差，即烟支重量小于平均重量，则压丝轮需要向上运动，以增加烟丝。同时，在烟支的平均重量与标准重量的差值小于重量偏差阈值时，即烟支偏轻，偏差值小，此时，按第二线性关系式δv＝k2x控制压丝轮向上运动。
[0051]
该方法还包括：如果所述差值大于所述重量偏差阈值，且烟支重量负偏差，则按设定步长降低k1值，并根据所述第一关系式控制压丝轮向上运动。
[0052]
具体地，在烟支的平均重量与标准重量的差值大于重量偏差阈值，且烟支重量处于负偏差，即烟支偏轻，偏差值大，此时，按第一线性关系式δv＝k1x控制压丝轮向上运动，以进行大幅度控制压丝轮向上运动，由于压丝轮向上运动的阻力较小，可适应降低k1值。
[0053]
该方法还包括：如果所述差值小于所述重量偏差阈值，且烟支重量正偏差，则按设定步长增大k2值，并根据所述第二关系式控制压丝轮向下运动。
[0054]
具体地，在烟支的平均重量与标准重量的差值小于重量偏差阈值，且烟支重量处于正偏差，即烟支偏重，偏差值小，此时，按第二线性关系式δv＝k1x控制压丝轮向下运动，以进行小幅度控制压丝轮向下运动，由于压丝轮向上运动的阻力较大，可适应增大k2值。
[0055]
该方法还包括：如果所述差值处于重量控制系统的控制死区内，则控制压丝轮保持现有位置。
[0056]
该方法还包括：设置转换系数k1和k2的初始值，并在烟支重量出现正偏差或负偏差时按设定步长调整k1和k2的值。一般地，可在每10个控制周期时根据偏重烟支与偏轻烟支的数量比值，来判断一次k1和k2的值是否需要适当调整。
[0057]
该方法还包括：
[0058]
随机获取几组连续生产的设定数量的烟支，计算得到各组的偏重烟支与偏轻烟支的数量比值。
[0059]
如果各组的所述数量比值持续增大，则判定偏重烟支在设定数量内占比增大。
[0060]
如果各组的所述数量比值持续减小，则判定偏轻烟支在设定数量内占比增大。
[0061]
可见，本发明提供一种烟支重量的分段式控制方法，根据烟支重量的偏差分段设置压丝轮运动控制的第一线性关系式和第二线性关系式，并根据烟支的平均重量与标准重量的差值，控制压丝轮按所述第一线性关系式或第二线性关系式进行运动。解决现有烟支重量控制系统由于烟丝的不均匀，存在控制滞后和控制超调的情况，进而造成烟支生产中的长期标准偏差较大的问题，能提高烟支重量控制的准确性，提高烟支的质量和吸阻稳定性，降低烟丝消耗。
[0062]
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。