為wei了le實shi現xian製zhi粒li機ji的de自zi動dong控kong製zhi，同tong時shi力li爭zheng使shi製zhi粒li機ji工gong作zuo在zai滿man負fu荷he狀zhuang態tai。本ben文wen對dui製zhi粒li機ji的de關guan鍵jian裝zhuang置zhi調tiao質zhi器qi進jin行xing了le研yan究jiu，並bing建jian立li了le其qi數shu學xue模mo型xing，利li用yong解jie耦ou控kong製zhi技ji術shu實shi現xian解jie耦ou，同tong時shi采cai用yong預yu測ce函han數shu控kong製zhi(PFC)實現了製粒機的有效控製。
1、顆粒機調質器的數學模型建立
圖1是shi一yi種zhong帶dai有you調tiao質zhi器qi的de製zhi粒li機ji。可ke以yi看kan出chu，具ju有you一yi定ding配pei比bi的de飼si料liao從cong料liao倉cang送song人ren，飼si料liao量liang調tiao節jie由you送song料liao電dian機ji速su度du決jue定ding。然ran後hou飼si料liao與yu蒸zheng汽qi一yi起qi送song人ren調tiao質zhi器qi中zhong調tiao質zhi。經jing調tiao質zhi後hou的de飼si料liao送song至zhi環huan模mo製zhi粒li裝zhuang置zhi製zhi粒li。調tiao質zhi是shi對dui顆ke粒li飼si料liao製zhi粒li前qian的de粉fen狀zhuang物wu料liao進jin行xing水shui、熱處理的加工工序，調質對顆粒飼料的質量影響很大。具體表現在以下幾方麵：(1)是對粉狀物料進行熟化處理；(2)是對粉狀物料進行滅菌處理；(3)是顯著提高顆粒飼料的耐水性；(4)是shi改gai善shan製zhi粒li性xing。經jing過guo調tiao質zhi後hou的de飼si料liao送song去qu製zhi粒li。為wei了le保bao證zheng顆ke粒li飼si料liao的de質zhi量liang，調tiao質zhi器qi出chu料liao處chu的de溫wen度du控kong製zhi很hen關guan鍵jian。同tong時shi，為wei了le保bao證zheng製zhi粒li機ji的de滿man負fu荷he工gong作zuo，調tiao質zhi器qi出chu料liao的de物wu料liao流liu量liang也ye有you要yao求qiu，富fu通tong新xin能neng源yuan生sheng產chan顆ke粒li機ji、木屑顆粒機等生物質成型機械設備如下所示：
式中：r(s)是出料的溫度，F(s)是出料的流量。Fi(s)是輸入的飼料量，Fz(s)是蒸汽量。
由式(1)可看出，調質器的數學模型為2乘2的(de)矩(ju)陣(zhen)。這(zhe)表(biao)明(ming)，輸(shu)入(ru)的(de)飼(si)料(liao)量(liang)變(bian)化(hua)既(ji)會(hui)影(ying)響(xiang)出(chu)料(liao)量(liang)，同(tong)時(shi)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)出(chu)口(kou)溫(wen)度(du)。同(tong)樣(yang)，蒸(zheng)汽(qi)量(liang)的(de)改(gai)變(bian)會(hui)影(ying)響(xiang)出(chu)口(kou)溫(wen)度(du)，同(tong)時(shi)它(ta)也(ye)會(hui)改(gai)變(bian)飼(si)料(liao)在(zai)調(tiao)質(zhi)器(qi)中(zhong)的(de)運(yun)動(dong)速(su)度(du)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)出(chu)料(liao)流(liu)量(liang)。矩(ju)陣(zhen)中(zhong)的(de)每(mei)個(ge)傳(chuan)遞(di)函(han)數(shu)可(ke)以(yi)近(jin)似(si)用(yong)二(er)階(jie)線(xian)性(xing)定(ding)常(chang)模(mo)型(xing)來(lai)表(biao)示(shi)。
在實際控製中，調質器出料流量可以通過製粒電機的電流間接測量。
2、製粒機調質器的解耦
從cong調tiao質zhi器qi的de數shu學xue模mo型xing可ke以yi看kan出chu，是shi由you於yu變bian量liang之zhi間jian的de耦ou合he以yi及ji被bei控kong對dui象xiang複fu雜za，使shi得de製zhi粒li機ji目mu前qian難nan以yi實shi現xian自zi動dong控kong製zhi。我wo們men在zai對dui製zhi粒li機ji控kong製zhi時shi采cai取qu預yu測ce函han數shu控kong製zhi‘“"(簡稱PFC)技術，考慮到PFC主要用於SISO係統，為此我們需首先對製粒機實現解耦。解耦的方式是在控製器與被控對象之間接人解耦器N。圖3為接人解耦器N時係統的方框圖。並采用對角矩陣解耦設計方法求得解耦器N。
3、製粒機的預測函數控製
3.1基於特征模型的預測函數控製原理
飼料顆粒機生產的產品如下圖所示：
PFC屬於先進控製，它具有比傳統PID更優的控製效果。與傳統的預測控製所不同的是，PFC的控製作用采用若幹個已知基函數二(n=1，…，N)的線性組合：
這裏，P力優化時域長度。p為線性組合係數。基函數的選擇取決於設定值的性質，通常這些基函數取階躍、斜坡、指數等信號。在實際應用中，我們采用階躍信號作為基函數。
另外，為了獲得更佳的控製效果，我們沒有采用傳統PFC中簡單的預測模型，而是采用了基於二階的特征模型來作為預測模型。在PFC中，預測模型是從受控對象中抽象出來的，它與受控對象的逼近程度，直接影響控製係統的性能。對於PFC來(lai)講(jiang)，預(yu)測(ce)模(mo)型(xing)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)線(xian)性(xing)定(ding)常(chang)的(de)一(yi)階(jie)模(mo)型(xing)或(huo)二(er)階(jie)模(mo)型(xing)。特(te)征(zheng)模(mo)型(xing)最(zui)早(zao)由(you)吳(wu)宏(hong)鑫(xin)院(yuan)士(shi)提(ti)出(chu)。這(zhe)種(zhong)特(te)征(zheng)模(mo)型(xing)，是(shi)結(jie)合(he)對(dui)象(xiang)的(de)動(dong)力(li)學(xue)特(te)征(zheng)和(he)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)，用(yong)一(yi)個(ge)二(er)階(jie)的(de)慢(man)時(shi)變(bian)線(xian)性(xing)模(mo)型(xing)來(lai)表(biao)征(zheng)原(yuan)先(xian)的(de)被(bei)控(kong)對(dui)象(xiang)。特(te)征(zheng)模(mo)型(xing)描(miao)述(shu)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)是(shi)：
①在同樣輸入控製作用下，對象特征模型和實際對象在輸出上是等價的（即在動態過程中能保持在允許的輸出誤差內），在穩定情況下輸出是相等的；
②特征模型的形式和階次除考慮對象特征外，主要取決予控製性能要求；
③特征模型建立的形式應比原對象動力學方程簡單，工程實現容易、方便；特(te)征(zheng)模(mo)型(xing)與(yu)高(gao)階(jie)係(xi)統(tong)的(de)降(jiang)階(jie)模(mo)型(xing)不(bu)同(tong)，它(ta)是(shi)把(ba)高(gao)階(jie)模(mo)型(xing)的(de)有(you)關(guan)信(xin)息(xi)都(dou)壓(ya)縮(suo)到(dao)幾(ji)個(ge)特(te)征(zheng)參(can)數(shu)之(zhi)中(zhong)，並(bing)不(bu)丟(diu)失(shi)信(xin)息(xi)，一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)特(te)征(zheng)模(mo)型(xing)用(yong)慢(man)時(shi)變(bian)差(cha)分(fen)方(fang)程(cheng)描(miao)述(shu)。
對於由式(3)描述的線性定常高階對象：
對於有自衡的生產過程，時變現象不嚴重時，式(5)可轉化為線性定常的模型。顯然，這和模型降階的原理相類似。
式(3)給出的對象屬於是線性定常高階對象。針對非線性對象，吳宏鑫院士同樣也提出相應的特征模型問題。同樣也可以獲得形式與式(5)相同的特征模型。采用了特征模型可以覆蓋各種被控對象，顯然這是十分有益的。
suiranhuodeletezhengmoxingdebiaozhunxingshi，danbijingshuyumanshibiande。bingqieshibianxishudefangchengnanyijianli。jinguankeyitongguocaiquzaixianbianshidefangfalaihuoqucanshu，danzheduishijishiyongdailailekunnan。kaolvdaoPFC的de魯lu棒bang性xing比bi較jiao強qiang，允yun許xu模mo型xing存cun在zai一yi些xie偏pian差cha。因yin此ci，為wei了le使shi控kong製zhi算suan法fa簡jian單dan，避bi免mian在zai線xian進jin行xing參can數shu識shi別bie，我wo們men通tong過guo實shi際ji試shi驗yan為wei每mei個ge時shi變bian係xi數shu規gui定ding了le如ru式shi(6)區(qu)間(jian)，在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong)，根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，這(zhe)些(xie)係(xi)數(shu)在(zai)區(qu)間(jian)內(nei)交(jiao)變(bian)取(qu)值(zhi)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)既(ji)實(shi)現(xian)了(le)特(te)征(zheng)方(fang)程(cheng)的(de)時(shi)變(bian)性(xing)，又(you)使(shi)方(fang)程(cheng)的(de)實(shi)現(xian)變(bian)得(de)簡(jian)單(dan)。
3.2製粒機的自動控製
zhilijishuyuduobianliangxitong，tongguoqianmiandejieoukeyishibianliangjiandeouheguanxixiaochu。yinci，jieouhoudezhilijizidongkongzhijiuzhuanhuanweilianggedanhuilukongzhi。zidongkongzhidemudejinxinghelidezhengqiliangtiaojiehesiliaoliangtiaojie，zaibaozhengzhiliqianfenliaosuoxuyaodeheliwendudetongshi，jinliangrangzhilijizhudianjizaimanfuhefanweineigongzuo，yishizhilijibaochijiaogaodegongzuoxiaolv。tu4為製粒機自動控製的框圖。圖中，負荷設定值自整定就是根據製粒機主電機的實際工作電流，尋找相對最佳的工作點。
圖5為在一定負荷下溫度實際的控製曲線。其中，sv為溫度設定值，PV為實際溫度測量值，MV為操縱量。可以看出，實際溫度的偏差為正負1℃，滿足了生產工藝的要求。
4、結語
對(dui)於(yu)製(zhi)粒(li)機(ji)這(zhe)樣(yang)的(de)飼(si)料(liao)加(jia)工(gong)設(she)備(bei)，設(she)備(bei)的(de)能(neng)耗(hao)一(yi)般(ban)很(hen)高(gao)。因(yin)此(ci)，如(ru)何(he)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)十(shi)分(fen)值(zhi)得(de)研(yan)究(jiu)。由(you)於(yu)製(zhi)粒(li)機(ji)屬(shu)於(yu)多(duo)變(bian)量(liang)係(xi)統(tong)，常(chang)規(gui)的(de)控(kong)製(zhi)很(hen)難(nan)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)。本(ben)文(wen)通(tong)過(guo)解(jie)耦(ou)來(lai)使(shi)得(de)製(zhi)粒(li)機(ji)的(de)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)變(bian)得(de)簡(jian)單(dan)。同(tong)時(shi)，采(cai)用(yong)了(le)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)，可(ke)使(shi)得(de)控(kong)製(zhi)效(xiao)果(guo)提(ti)升(sheng)。負(fu)荷(he)設(she)定(ding)值(zhi)自(zi)整(zheng)定(ding)環(huan)節(jie)的(de)采(cai)用(yong)，又(you)能(neng)根(gen)據(ju)製(zhi)粒(li)機(ji)主(zhu)電(dian)機(ji)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)，尋(xun)找(zhao)相(xiang)對(dui)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)點(dian)。從(cong)而(er)使(shi)製(zhi)粒(li)機(ji)滿(man)負(fu)荷(he)運(yun)行(xing)。
