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[摘 要]本文针对烘丝温度控制系统的特性，利用非线性内模控制原理，提出了一种根据烟丝干燥过程中各阶段温度的不同变化趋势，其对应的温度控制器的设计方法，仿真结果表明，该方法是十分有效的。
[关键词]烘丝机；内模控制；PID控制；温度
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0045-01
1 引言
烘丝机是卷烟制丝生产线中的关键设备，用于对烟丝的干燥处理。干燥处理过程实际上是对湿物料进行“脱水”的过程，通过此过程使湿物料的含水率降低到工艺规定的要求。目前，烘丝机的控制方式是采用比例-微分-积分即PID分支小回环进行分段控制，传统的控制方法难以满足控制要求。本文运用内模控制（Internal Model Control ，简称IMC）控制原理针对烘丝机干燥过程中的各个温度段设计了相应的温度控制器，并对各过程的参数提出了简单易行的整定方法。
2 烘丝温度控制系统概述
烘丝机主要由烘筒、支架、传动装置、蒸汽管路系统、压缩空气管路系统、热风系统、前室、后室等主要部件组成，是一种蒸汽加热滚筒式烘丝机，采用传导—对流干燥的综合方式，使烟丝得到快速干燥定型，增加卷曲度和弹性，提高品质和填充值，达到烘烤工艺所要求的含水率。按照工艺要求，烘丝机筒内的温度要保持在定的温度曲线上，才能确保烟丝的工艺质量。烘丝机筒内的温度控制系统见下图：
烘丝机温度控制系统是一个复杂对象，具有多变量、非线性、分布参数以及慢过程和快过程交织的特点。
3 内模控制器的设计
3.1 内膜控制（IMC）的结构
4 系统仿真
在生产过程中烘丝机温度控制，设计了相应的IMC-PID控制器，并进行了仿真。仿真参数为：对象，滞后，加10%的阶跃扰动。在升、降温阶段，滤波器结构取，滤波器参数取0.05；在恒温阶段，滤波器结构取为，滤波器参数取0.02。图2（a），（b）分别为仿真的输入响应曲线和采用内模控制的系统响应曲线。
本文还采用了PID控制，对同一对象进行仿真实验，相比常规的PID控制，IMC-PID控制超调很小，在600s左右即达到稳定，比常规PID控制减少了近200s，调节时间明显减少。在1100s处，加入20%的干扰信号，加入干扰后，常规PID控制在1800s之后才趋于稳定，而IMC—PID控制稳定时间提前近200s，并且几乎无超调，对干扰的抑制作用较常规PID控制更强。
5 结束语
本文针对烘丝机温度控制这类典型的时滞非线性系统，采用内模控制原理设计的控制器，并使用现有的PID控制器实现对温度过程的控制。控制效果优于传统控制方法，具有一定的实用性，成为应用于工程实际的一种有效的控制手段。
参考文献
[1] 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真（第3版）电子工业出版社.北京： 2011.3.
[2] 赵志诚、文新宇.内模控制及其应用.电子工业出版社.北京：2012.09.
[3] 刘洋、王钦若.基于内模控制的PID参数整定及仿真，广东工业大学学报：2008，25（1）.
[4] 潘立登.先进控制与在线优化技术及其应用，机械工业出版社，北京：2009，4.
[关键词]烘丝机；内模控制；PID控制；温度
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0045-01
1 引言
烘丝机是卷烟制丝生产线中的关键设备，用于对烟丝的干燥处理。干燥处理过程实际上是对湿物料进行“脱水”的过程，通过此过程使湿物料的含水率降低到工艺规定的要求。目前，烘丝机的控制方式是采用比例-微分-积分即PID分支小回环进行分段控制，传统的控制方法难以满足控制要求。本文运用内模控制（Internal Model Control ，简称IMC）控制原理针对烘丝机干燥过程中的各个温度段设计了相应的温度控制器，并对各过程的参数提出了简单易行的整定方法。
2 烘丝温度控制系统概述
烘丝机主要由烘筒、支架、传动装置、蒸汽管路系统、压缩空气管路系统、热风系统、前室、后室等主要部件组成，是一种蒸汽加热滚筒式烘丝机，采用传导—对流干燥的综合方式，使烟丝得到快速干燥定型，增加卷曲度和弹性，提高品质和填充值，达到烘烤工艺所要求的含水率。按照工艺要求，烘丝机筒内的温度要保持在定的温度曲线上，才能确保烟丝的工艺质量。烘丝机筒内的温度控制系统见下图：
烘丝机温度控制系统是一个复杂对象，具有多变量、非线性、分布参数以及慢过程和快过程交织的特点。
3 内模控制器的设计
3.1 内膜控制（IMC）的结构
4 系统仿真
在生产过程中烘丝机温度控制，设计了相应的IMC-PID控制器，并进行了仿真。仿真参数为：对象，滞后，加10%的阶跃扰动。在升、降温阶段，滤波器结构取，滤波器参数取0.05；在恒温阶段，滤波器结构取为，滤波器参数取0.02。图2（a），（b）分别为仿真的输入响应曲线和采用内模控制的系统响应曲线。
本文还采用了PID控制，对同一对象进行仿真实验，相比常规的PID控制，IMC-PID控制超调很小，在600s左右即达到稳定，比常规PID控制减少了近200s，调节时间明显减少。在1100s处，加入20%的干扰信号，加入干扰后，常规PID控制在1800s之后才趋于稳定，而IMC—PID控制稳定时间提前近200s，并且几乎无超调，对干扰的抑制作用较常规PID控制更强。
5 结束语
本文针对烘丝机温度控制这类典型的时滞非线性系统，采用内模控制原理设计的控制器，并使用现有的PID控制器实现对温度过程的控制。控制效果优于传统控制方法，具有一定的实用性，成为应用于工程实际的一种有效的控制手段。
参考文献
[1] 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真（第3版）电子工业出版社.北京： 2011.3.
[2] 赵志诚、文新宇.内模控制及其应用.电子工业出版社.北京：2012.09.
[3] 刘洋、王钦若.基于内模控制的PID参数整定及仿真，广东工业大学学报：2008，25（1）.
[4] 潘立登.先进控制与在线优化技术及其应用，机械工业出版社，北京：2009，4.