回歸分析在切絲后含水率控制上的應(yīng)用

李佳節(jié) 梁群立

摘要：為提高切絲后含水率穩(wěn)定性，通過(guò)運(yùn)用回歸分析方法對(duì)松散回潮加水流量進(jìn)行預(yù)測(cè)。控制方法優(yōu)化后，某四類煙的切絲后含水率月平均標(biāo)準(zhǔn)偏差由0.122下降為0.083，月度Cpk均值由1.042提升為1.615。切絲后含水率的穩(wěn)定性較控制方法優(yōu)化前有了顯著的提升。

關(guān)鍵詞：切絲后含水率；回歸分析.

Abstract： In order to improve the stability of the moisture content after cut tobacco， this paper predicted the water flow of loose resurgence by using regression analysis method. After optimizing the control method， the moisture content after cut tobacco of four types tobacco's monthly average standard deviation dropped to 0.083 from 0.122， the monthly average Cpk increased to 1.615 from 1.042. The stability of the moisture content after cut tobacco have been significantly improved than before.

Keywords： moisture content after cut tobacco； regression analysis.

切絲后含水率即煙片經(jīng)切絲機(jī)加工后，進(jìn)入下一道工序前的葉絲含水率。生產(chǎn)過(guò)程中，切絲后含水率的變化會(huì)導(dǎo)致烘絲過(guò)程的加工強(qiáng)度發(fā)生變化，影響干燥后葉絲含水率的穩(wěn)定性，還會(huì)影響干燥后葉絲的填充值、煙絲的結(jié)構(gòu)和感官質(zhì)量等[1]，亦會(huì)對(duì)卷煙的內(nèi)在質(zhì)量產(chǎn)生影響。批次間切絲后含水率的差異還會(huì)使同牌名卷煙產(chǎn)生感官質(zhì)量的差異，影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

目前國(guó)內(nèi)常見的切絲后含水率的控制方式主要有：煙片松散回潮或真空回潮等工序?qū)熎M(jìn)行增溫增濕后，后工序不再進(jìn)行加水操作；另一種方式是煙片松散回潮或真空回潮等工序?qū)熎M(jìn)行增溫增濕后，葉片加料工序再進(jìn)行二次加水[2]操作。松散回潮的出口含水率控制方式也有前饋控制[3]和反饋控制等。

由于葉組配方中各配方單元的煙葉對(duì)水分的吸收和散失能力不同，以及不同組分的煙葉顏色存在差異，使得松散回潮出口水分儀顯示存在失真現(xiàn)象。采用PID控制器進(jìn)行控制，根據(jù)松散回潮出口含水率跟蹤調(diào)節(jié)加水量的方法，存在很大的滯后性，難以達(dá)到滿意的效果。通過(guò)手動(dòng)干預(yù)加水量，依然存在較大滯后性，且會(huì)造成因不同生產(chǎn)班次操作人員的調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)和操作手法的差別，導(dǎo)致松散回潮出口物料含水率的均勻性差，不同批次物料的含水率差異也較大。本文將對(duì)切絲后含水率控制方式進(jìn)行改進(jìn)，采用以煙片通過(guò)松散回潮固定加水模式進(jìn)行增溫增濕，后工序不再進(jìn)行加水操作為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)采用回歸分析方法，對(duì)原先的切絲后含水率控制方法進(jìn)行優(yōu)化。

1松散回潮加水模式的改進(jìn)

1.1松散回潮恒流量加水模式的可行性研究

針對(duì)跟蹤加水模式存在很大的滯后性的特點(diǎn)，本次試驗(yàn)將跟蹤加水模式改為恒流量加水模式，不對(duì)松散回潮出口的物料含水率做反饋調(diào)節(jié)。

對(duì)某四類煙物料進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試環(huán)境為：貯葉間溫度25.0±5.0℃，濕度65.0±5.0°，貯葉時(shí)間4.0±0.5小時(shí)，對(duì)30個(gè)批次物料進(jìn)行測(cè)試，每一批次設(shè)定一個(gè)不同的松散回潮加水流量，記錄相應(yīng)的切絲后含水率、松散回潮熱風(fēng)溫度數(shù)據(jù)。

用統(tǒng)計(jì)分析軟件MiniTab 繪制相應(yīng)的擬合線圖。

從擬合線圖中可以看出松散回潮加水流量與切絲后含水率有較顯著的線性相關(guān)性，在95%置信區(qū)間下的預(yù)測(cè)能力為95.3%，而松散回潮熱風(fēng)溫度與切絲后含水率的無(wú)明顯的線性相關(guān)性。由此可以證明切絲后含水率可以通過(guò)調(diào)整松散回潮工序的加水流量來(lái)進(jìn)行控制。

1.2 回歸方程的建立

對(duì)松散回潮加水流量和切絲后含水率的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出如下結(jié)果：

回歸方程為切絲后含水率=17.3581 +0.0161×松散回潮加水流量。自變量：松散回潮加水流量，因變量：切絲后含水率。

系數(shù)表中松散回潮加水流量的P值 （0.000） 顯示此回歸過(guò)程估計(jì)的模型在α水平為 0.05 時(shí)具有顯著性，這表明至少有一個(gè)系數(shù)不為零，方程基本成立。且它與切絲后含水率有相關(guān)性。 R-Sq表明這些預(yù)測(cè)變量可以解釋含水率中95.5% 的方差。R-Sq（調(diào)整）為95.3%，系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤為0.1464，這兩個(gè)值表明模型與數(shù)據(jù)擬合度較高，該模型具備較強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。從異常觀測(cè)值中可以看出，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)中存在2組數(shù)據(jù)與擬合值的偏差較大，最大殘差為0.338，殘差處在切絲后含水率允差范圍內(nèi)，該值可以接受。

1.3 回歸方程在生產(chǎn)中的應(yīng)用

根據(jù)回歸方程，當(dāng)切絲后含水率工藝標(biāo)準(zhǔn)值為21.0%時(shí)，可以計(jì)算出所需的松散回潮加水流量為226.2kg/h。

對(duì)加水流量設(shè)定值固定為226.2kg/h后再次進(jìn)行切絲后含水率控制情況的測(cè)試，以該四類煙30個(gè)批次物料為測(cè)試樣本。為減少貯葉時(shí)間差異對(duì)含水率測(cè)試造成過(guò)大的影響，本次測(cè)試僅針對(duì)當(dāng)天投料生產(chǎn)并進(jìn)行切絲的同牌名批次進(jìn)行。經(jīng)計(jì)算，30個(gè)批次的切絲后含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差均值為0.077，Cpk均值為1.668。試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，恒流量加水模式下切絲后含水率的控制穩(wěn)定性良好，可在生產(chǎn)中予采用。

由于前一天投料，次日進(jìn)行切絲的交班葉貯葉時(shí)間較長(zhǎng)，且貯葉時(shí)間不確定，會(huì)對(duì)水分散失產(chǎn)生一定的影響，本次試驗(yàn)將不做重點(diǎn)研究。

3控制方法優(yōu)化前后切絲后含水率穩(wěn)定性對(duì)比分析

調(diào)閱同牌名的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，原先采用根據(jù)松散回潮出口含水率進(jìn)行松散加水量跟蹤調(diào)節(jié)的方法時(shí)，切絲后含水率全月平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.122，Cpk均值為1.042。將回歸分析法應(yīng)用于切絲后含水率的控制后，全月平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.083，Cpk均值達(dá)到1.615，質(zhì)量指標(biāo)有了顯著提升。

4結(jié)論

采用回歸方程對(duì)松散回潮加水流量進(jìn)行測(cè)定，對(duì)松散回潮工序進(jìn)行恒流量的加水，從源頭上解決了跟蹤加水模式中，因水分儀失真及反饋滯后性造成的松散回潮加水流量的波動(dòng)大，及其直接導(dǎo)致的葉片含水率差異偏大。切絲后含水率穩(wěn)定性的提高也為后續(xù)加工提供了穩(wěn)定的來(lái)料含水率，對(duì)卷煙質(zhì)量的提升有著重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 楊燕平， 葉正國(guó)， 李斌. 潤(rùn)葉加料工序含水率控制及相關(guān)算法研究[J].煙草科技，2011年09期.

作者簡(jiǎn)介：

李佳節(jié)（1986-），本科，助理工程師，主要研究方向?yàn)橹平z工藝。

梁群立（1979-），碩士，助理工程師，主要研究方向?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化控制。