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1、Y 1042322 -Zhejfang Sci-Tech University硕士学位论文MASTERS THESIS 论义题fiAiUiAA,Mj Pi 遣萄匆吐 / 1科专业 作；姓名； 仿教师: 成 mw ：摘 要1塾式流菜箱是现代纸机的关键部件，是连接“流送”与“成形”两部分的 关键枢纽，其性能的好坏直接影响纸机的抄造速度与所生产纸张的质量。本文以 国内造纸企业使用较多的气塾式流菜箱为研究对象，从分析其内部机理出发，设 计了以实时模糊控制与静态神经网络解稱相结合的智能控制算法，并将其成功应 用于气塾式流菜箱系统控制。.本文在详细了解气垫式流裝箱的结构和工艺流程的基础上，通过对现场数据
2、的测试，运用理论与实践相结合的方法分别对衆泉控制电流和罗茨风机控制电流 给总压、衆位以及箱内气HI带来的影响做了深入的分析研究，并将其以图表的方 法形象地表述出来，并由此提出了气塾式流拔箱智能控制系统的控制方案以及控 制器结构。气塾式流衆箱智能控制系统的核心部分-智能控制器由实时模糊控制器和 静态神经网络解稱器两部分组成。本文运用模糊控制的基本原理，通过对模糊控 制器的基本构成要素的分析，特别是Mamdani模糊推理的几何意义的研究与探 讨，研制了基于Mamdani模糊推理的实时智能模糊控制算法，并在西门子S7-200 PLC上给予实现。该实时模糊控制器避免了常规模糊控制离线计算、在线查表所
3、带来的量化误差，同时还可较方便地将其应用于常用的工业控制设备，如PLC, 单片机等。静态神经网络解稱器主要解决气塾式流衆箱控制系统菜位与总压之间的稱 合扰动对系统所造成的影响。文章通过对现场测试数据的分析，找出了二者之间 的稱合关系，设计了该控制器，并在系统上位机组态软件KingView上给予实现。该智能控制系统主要由西门子S7-200和研华工控机组成，现己成功应用于 工业现场。从运行效果来看，该智能控制系统控制方案合理，控制算法可行，在 很大程度上改善了流架箱的系统性能，达到了预期目的。关键词：气塾式流衆箱；解稱，模糊控制；神经网络AbstractIAir-cushioned headbox
4、, the key components of modem paper machine, is the hinge of delivering and forming, so its performance directly impacts the efficiency of machine and the quality of the paper. This paper takes the Air-cushioned headbox, which is mostly used in domestic papermaking enterprises, as the object of stud
5、y，designs an intelligent controller, based on RFC (real-time fiizzy controller)and SNND(static neural network decoupling), and applies it successfully on the industrial field.Based on the detail understanding of structure and technical process of the air-cushioned headbox, this article researches th
6、e relationship deeply among the control currents, liquid position, total pressure and the headbox inside pressure, through the research of mathematical model and field data, indicates that vividly with graphs and proposes the air-cushioned headbox system control plan as well as the controller struct
7、ure.As a key part of the air-cushioned headbox intelligent control system，the controller is composed of RFC and SNND, Based on the principle of fuzzy control, this paper designs the real-time fuzzy controller, d applies it on S7-200 PLC, after analyzing of FC basics, expressly the geometry significa
8、nce of the Mamdani reasoning. This RFC can avoid the system errors brought by the normal fiizzy control (based on Off-line computation, online table look-up), and can be applied easily in industrial field by the usual industrial equipments，such as PLC，MCS and so on.The SNND is used to eliminate the
9、influence aroused by the coupling between liquid position and total pressure in the air-cushioned headbox. Through the analyze of the field data, this paper finds out the relationship of the coupling，designs and realizes the decoupling controller in King View.The intelligent control system, mainly c
10、omposed of S7-200 PLC and Yanhua industrial control PC，has been applied in the industry successfully now. Judged from the performance of the system, the control pan is reasonable, the control arithmetic is available, the system performance is improved further and the anticipated goal has achieved.Ke
11、ywords: air-cushioned headbox; decoupling; fuzzy control; neural network浙江理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：f 丨期：年月y曰浙江理工大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意
12、学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口 ，在年解密后使用本版权书。本学位论文属于07少月土了” 7不保=学位论文作者签名：指导教师签名： 日期：年 S月日日期：第1章引言造纸工业是国际公认的“永不衰竭”的行业之一,也是国民经济的基础 产业。而作为造纸设备的心脏一一流菜箱，则是造纸工业中流送和成形两部分的 关键枢纽，是现代纸机上发展最快的部件之一。因此，设计一个性能良好的流装 箱控制器，更好地提高纸机性能，以生产数
13、量更多、质量更好的纸质产品，对促 进整个造纸行业良性发展，以及提高国民生活水平都有着非常重大的意义。随着我国社会经济和科学技术的飞速发展，物质文化生活水平的进一步提 高，人们对纸产品的需求量越来越大，对其质量要求也越来越高。另一方面，随 着经济的全球化发展，使纸张的流通也扩大到了国际间，进一步扩展了纸产品的 市场。在这样的背景之下，国内的造纸企业需要更髙的抄纸车速和更稳定的定量、 水分、勾度等性能指标，以生产更多、更优质的纸产品。但目前国内大多造纸企 业造纸设备还未更新，其生产能力已经越来越不能满足现代社会对纸张的数量和 质量的要求了。因此，通过研制和开发先进的控制器，在现有的设备基础上来提
14、高整个造纸行业的生产水平，是目前比较可行的途径之一。提高纸机的生产能力可以通过提高纸机车速来实现，也可以通过提高纸机幅 宽来实现。从历史发展的趋势看来，对于主要纸种，纸机运行速度每年大约增加 %，由于现代化的靴式压榨取代传统的辊式压棒，现代化的单排供缸工艺取代 现在运行的单排窄式供虹工艺及过去釆用的双层幵式牵弓I烘缸工艺，纸机车速继. 续增加可以说是很清楚的【2。对于薄页纸，纸机的设计车速现已达到2500m/inim 纸板的_速也达到llOOmAninPl 但纸机幅宽则是另外一个问题，纸机的价格 几乎与纸机宽度的三次方成正比4纸机宽度主要取决于辑子的形变，当纸机 宽度超过10m,防止辑形变的成
15、本在今天来讲变得非常巨大5，纸机的幅宽现 在最高为10米左右，预计将来也不会有太大的变化，因此增加纸机速度比增加 纸机幅宽更具有技术上的可行性和经济上的合理性。所以提高纸机生产能力的现 实方法就是提高纸机的抄造速度，而要提高纸机的抄造速度，其途径之一，就是 改善流裝箱的性能。流衆箱的结构和性能不仅决定了造纸机抄造的速度范围，而且还对纸页的成 形和纸张的质量具有决定性的作用。在高速高宽幅的纸机上，纸料从流衆箱喷出 到定型的时间只有几分之一秒，甚至十几分之一秒。在这样短的时间内，要求纸 页的定量沿纸幅全宽均匀一致，抄出匀度良好的纸页，其难度很大，单靠网部是 难于实现的，甚至不可能做到。再加上衆流具
16、有高强微瑞动的特性，因此要求流 衆箱所喷出的纸料沿纸机全宽稳定均勾，全幅一致，纤维分散良好。可以说现代 高速纸机如果没有一台好的流架箱，就抄不好纸，甚至抄不了纸【6。气塾式流衆箱是我国目前应用较广无的中、高速布衆设备，其主要控制参数fO总压和桨位。控制总压的目的是为了获 得均匀的上网纸奖流速和流量；控制架 位的目的是为了获得适当的纸衆流域以 减少横流和浓度的变化，产生和保持可控的瑞流以限制纤维的絮聚。因此如果 图1-1气塾式流菜箱结构示意图 要保证纸张质量，_必须很好地控制流衆箱的总压和浆位，使其稳定在允许的范围之内。图1-1是一种比较常见的气塾 式流架箱控制方案。图中LC表示液位控制，控制器根据所采集的液位信号来控 制衆泵的转速，而实现对进梁量的控制；PC表示总压控制，控制器根据所采集 的总压信号来控制
