一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法及装置与流程

本发明涉及卷烟厂生产控制，更具体地，涉及一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法及装置。

背景技术：

1、随着现代工业生产技术的不断发展和产品加工精度的不断提高，烟草的精细化加工技术的要求不断提高。由于卷烟厂生产过程中，原辅料和生产工艺环节都对环境的温湿度具有较严格的要求，温湿度的偏差和波动都会影响到产品的质量，这就给卷烟厂的生产环境提出了更高的要求。对于卷烟厂生产、仓储的温湿度控制大多采用大型工艺空调集中控制，一般采用全空气系统供给，为所控区域提供稳定精准的温湿度环境。

2、以卷包车间一台工艺空调及其控制区域为例，其控制策略采用区域内一组温湿度传感器数值的平均值作为当前空间的湿热状态，通过中心值控制生产区域环境平均温度，并采用一些先进的控制理论方法，将环境平均温度的波动控制在了一个较小范围内。由于采用的是平均值算法，区域内有较多的热源因子，即使平均值满足技术要求，但所有温度数据的方差较大，数据之间的值差异较大，造成极大值和极小值的区域温度偏差影响生产质量。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法的新技术方案，经过区域划分和两次温度调节，精细度更高，保证了整个生产区域的温度均匀性和稳定性。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，包括：

3、将生产区域划分为多个温度调节区域；

4、实时采集每个温度调节区域的温度数据，并生成平面热力图；

5、根据所述温度调节区域内的差值生成支路阀门开度控制值，以调节所述多个温度调节区域之间的温度差；

6、采用聚类算法将所述平面热力图分割成多个温度单元；

7、分别计算每个温度单元的平均温度，生成实时的温度矩阵；

8、根据所述温度矩阵生成出风口阀门开度控制值，以调节所述多个温度单元之间的温度差。

9、可选地，调节所述多个温度调节区域之间的温度差，具体包括：

10、获取每个温度调节区域的预定温度值；

11、实时采集每个温度调节区域的温度数据，并将其分别与所述温度调节区域的预定温度值进行比较，获得每个温度调节区域的差值温度；

12、分别比较所述差值温度得到多个偏差量；

13、分别将所述偏差量输入对应的pid控制器，得到对应支路阀门开度控制值。

14、可选地，所述采用聚类算法将所述平面热力图分割成多个温度单元，具体包括：

15、将所述平面热力图进行像素点分割，并生成关于像素点和所述像素点对应温度值的多维特征向量数据点；

16、获取类别数，在所述温度值中随机选取类别数个数值作为初始聚类中心点；

17、根据所述初始聚类中心点，分别计算每个数据点对应的曼哈顿距离，并根据所述曼哈顿距离将所述数据点分配到对应类别中；

18、计算每个类别的数据均值，并将其作为新的聚类中心点；

19、重复计算给每个类别的数据均值，并将其作为迭代聚类中心点，直至满足终止条件，生成截止聚类中心点。

20、可选地，所述终止条件为所述迭代聚类中心点小于设定的阈值；或者所述迭代聚类中心点达到预设的迭代次数。

21、可选地，曼哈顿距离计算公式为：

22、dn,m＝|n1-m1|+|n2-m2|；

23、其中，dn,m表示曼哈顿距离，(n1,n2)为数据点，(m1,m2)表示截止聚类中心点。

24、可选地，所述调节所述多个温度单元之间的温度差，具体包括：

25、建立所述温度矩阵与出风口阀门开度的初始关联模型；

26、根据当前的温度矩阵和所述出风口阀门的当前开度值，得到预测模型；

27、计算预测模型的性能指标；

28、根据所述预测模型和所述性能指标，设计控制输入序列，使所述性能指标最小化，得到最终的关联模型。

29、可选地，所述初始关联模型为离散时间的线性时不变系统模型，具体为：

30、x(k+1)＝ax(k)+bu(k)；

31、其中，x(k)为系统状态，u(k)为控制输入，a和b为系统矩阵。

32、可选地，所述预测模型的性能指标计算公式为：

33、

34、其中，yi为当前时刻下第i个温度单元的实际温度值，ri为该温度单元目标温度值，n为温度单元的数量。

35、可选地，还包括调整所述最终的关联模型的稳定性，具体包括：

36、获取实际输出的开度大小，并实时间隔采集单位时间内的温度单元的温度值；

37、并根据目标温度值计算稳定性系数；

38、当所述稳定性系数满足阈值条件时，得到所述温度矩阵与出风口阀门开度的最终关联模型。

39、根据本发明的第二方面，一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制装置，包括：

40、划分模块，其将生产区域划分为多个温度调节区域；

41、采集模块，实时采集每个温度调节区域的温度数据，并生成平面热力图；

42、多个输风管路，其分别设置在所述温度调节区域内，并分别设置有支路阀门；

43、调温模块，其根据所述温度调节区域内的差值生成支路阀门开度控制值，以调节所述多个温度调节区域之间的温度差；

44、分割模块，其采用聚类算法将所述平面热力图分割成多个温度单元；

45、计算模块，其分别计算每个温度单元的平均温度，生成实时的温度矩阵；

46、调节模块，其根据所述温度矩阵生成出风口阀门开度控制值，以调节所述多个温度单元之间的温度差。

47、根据本公开的一个实施例，本发明提供一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法的新技术方案，经过区域划分和两次温度调节，精细度更高，保证了整个生产区域的温度均匀性和稳定性。

48、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清。

技术特征：

1.一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述调节所述多个温度调节区域之间的温度差，具体包括：

3.根据权利要求1或2所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述采用聚类算法将所述平面热力图分割成多个温度单元，具体包括：

4.根据权利要求3所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述终止条件为所述迭代聚类中心点小于设定的阈值；或者所述迭代聚类中心点达到预设的迭代次数。

5.根据权利要求4所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，曼哈顿距离计算公式为：

6.根据权利要求5所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述调节所述多个温度单元之间的温度差，具体包括：

7.根据权利要求6所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述初始关联模型为离散时间的线性时不变系统模型，具体为：

8.根据权利要求7所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，所述预测模型的性能指标计算公式为：

9.根据权利要求6-8中任一项所述的用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，其特征在于，还包括调整所述最终的关联模型的稳定性，具体包括：

10.一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于卷烟厂生产区域的温度平衡控制方法，包括：将生产区域划分为多个温度调节区域；实时采集每个温度调节区域的温度数据并生成平面热力图；根据温度调节区域内的差值生成支路阀门开度控制值，来调节多个温度调节区域之间的温度差；采用聚类算法将平面热力图分割成多个温度单元；分别计算每个温度单元的平均温度，生成实时的温度矩阵；根据温度矩阵生成出风口阀门开度控制值，以调节多个温度单元之间的温度差，将生产区域划分为多个温度调节区域，调节区域间的温差，再将温度调节区域划分为多个温度单元，然后精细调节温度单元之间的温差，经过区域划分和两次温度调节，精细度更高，保证了整个生产区域的温度均匀性和稳定性。

技术研发人员：王虎,夏耀光,何寅,朱敏杰,舒欣
受保护的技术使用者：浙江中烟工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15