甜菜顆粒粕是以甜菜廢絲（提取糖分后的甜菜絲）為原料制成的飼料，由于其特殊的營養成分以及便于存儲和運輸，近年來在國際市場很受歡迎，干燥過程是決定該產品質量和成本的關鍵，目前我田糖廠還采用傳統的人工操作方式，存在著耗能（煤，電）多，干燥質量受人為因素影響大，生產安全與可靠性差等問題。針對該干燥過程的特殊性及其實現自動控制的困難，我們研究和設計了具有特殊前饋補償作用的模糊控制系統，采用STD工業控制計算機和變頻調速技術實現了該干燥過程的自動控制，
一、干燥過程分析
    干燥過程包括兩個相互關聯的過程，即物料在回轉干燥機內的水分蒸發過程，以及為干燥機提供熱量的燃燒爐燃煤過程。該工藝過程如圖1所示。
 
    物料（含水分70～80%的壓榨粕）經給料機送入干燥機入口，同時與引風機吸入的高溫煙氣 (650～900℃)相混合，使水分在干燥機內連續蒸發．在干燥機回轉作用和引風氣流的合作用下，物料漸漸移向干燥機出口，干燥成為符合工藝要求（含水分為12～14%）的干粕，在干燥過程中要求燃燒爐連續供給適當溫度（根據物料情況設
定）的高溫煙氣，并且保證煤的經濟燃燒，降低生產能耗和污染。
    要實現上述過程的自動控制存在以下主要困難。
    1、目前還無法對于燥機排出的干粕作在線實時水分測定，也難以連續測定回轉干燥機內部的溫度拐布。只能通過連續測定干燥機出口和入口溫度來舅定物料干燥狀態。
    2、干燥機內物料的水分蒸發過程不僅取決于吸入的熱量，而且與引風氣流和干燥機轉速相關，物判干燥狀態與干燥機出口溫度和入口溫度的關系是非線性的，時變的，并且有明顯滯后性，對該復雜控制對象難以建立精確控制模型。
3、本燃燒爐除了一般燃煤鏈條爐所表現出的非線性，時變性，較大純滯后特點外，其殊特性還在于：燃燒爐的煙道正是干燥機的干燥空間，而且物料是從燃燒爐與干燥機之間接口處投入。這對燃燒爐和干燥機都形成了強干擾，要求燃燒爐對負荷變化有較快響應，同時盡可能保持最佳燃燒狀態，以利于節能。
二、控制系統硬件組成
    本系統硬件以STD工控機(CPU: V20)為核心，根據系統功能和現場特性配置了光隔型接口板卡：  A,D(STD-5488)、D/A(STD-5486).、DUD(( STD-t,373)等。還配置了熱電阻，熱電偶，差壓變送器，電子皮帶等。皮帶秤用咀實時檢測投入{燥機的物料流量。為了提高系統的控制精度和可靠性，同時有利于節能，系統中的電機( 4KW-110KW：全部采用變頻調速器( FUJI INVENTER:  FRENIC500(系列)驅動，取代了滑差調速電機和用擋風板調書風量的模式。
    為了適應生產過程中的特殊處理，同時避免可能由計算機故障引起的停產事故，專門設計了一套手動方式集中控制器。由于本系統人機界面良好，切換特性理想，使得該手動方式可以作為計算機自動控制的輔助“智能”控制環節。操作人員可根據現場的特殊情況變化，對設備運行狀態進行必要的調整，從而提高系統的動態響應速度和應急性能，充分發揮人的智能。
三、控制模式與算法
    溫度控制是干燥過程的核心。盡管目前還無法對回轉烘干機內部溫度分布以及被干燥物的水分作在線實時檢測，但是可以通過檢測和控制干燥機的出口溫度和入口溫度，使干燥機內形成一個合適的干燥空間，從而控制物料水分蒸發過程，保證干粕水分符合工藝指標。為了準確控制干燥機的出口和入口溫度，同時考慮被控對象的復雜性，設計了具有模糊前饋補償的串級控制系統，如圖2所示。該系統的調節器也采用了模糊控制算法。
3.1  模糊前饋補償器
     由于受前工段生產的影響，投入干燥機的物料流量具由明顯的波動性，為了保證干燥質量的穩定，需要根據物料流量的變化及時調整干燥機出口溫度設定值和燃燒爐出口溫度設定值。考慮到干燥質量受物料流量變化的影響具有非線性，時變性和滯后性，為此設計了基于模糊控制原理的前饋補償器，實現了串級溫度控制系統主控，副控回路溫度設定值對物料流量波動的自動跟蹤，取得滿意補償結果。該前饋補償器如圖3所示。
    其中Mr為物料流量標準設定值，Mt為經過處理的實測流量。E，EC，U分別是流量偏差e，偏差變化率△e．輸出控制量u的模糊語言變量。對應模糊子集為：
    E={ NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
    EC={NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
    U={ NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
    該補償器的控制規則為：
    If  E=a：and EC=bj
    Then  U=ci  （i，j=1，2，3，…，7）
    根據生產經驗和現場調試，得到相應模糊控制表(表1)。由于燃燒爐出口溫度和干燥機出口溫度控制周期以及補償特性不同，因此模糊控制表設計也有所不同。
    經現場實驗調測，調節器的控制周期是T2調節器控制周期的5倍，補償器控制時間與調節器控制時間同步。ATri是模糊補償器輸出的精確補償溫度值，為了保證系統在異常工況下的穩定性，該值與調節器設定溫度值迭加時，要先作必要的判斷，遵從以下兩條規則：
 
    (1)如果當前干燥機出口溫度處于負偏差區（負偏差值較大的區域定義為負偏差區），則燃燒爐出口溫度的負補償量無效（即不作補償）。
    (2)如果當前干燥機出口溫度處于正偏差區（正偏差值較大的區域定義為負偏差區），則燃燒爐出口溫度的正補償量無效（即不作補償）。
    基于以上原理的模糊前饋補償器采用匯編語言編程實現。
3.2干燥機出口溫度調節器
    干燥機出口溫度調節器（Ti調節器）是系統主控回路調節器，該調節器輸出量是燃燒爐出口溫度調節器（T2調節器）的設定溫度。在正常工況條件下，干燥機出口溫度與入口溫度間保持合理的溫差。此時干燥機出口溫度值是現場操作工人判斷物料干燥狀態的依據。操作工人根據當前物料情況（壓榨粕含水分程度，物料流量，菜絲質量，干粕水分的抽樣）結合生產經驗來設定干燥機出口溫度。為了有效地克服串級回路干燥過程的滯后性，非線性和時變性，此調節器也采用模糊控制算法。
    此調節器的Furzy論域取7個檔級(NL, NM, NS，ZO, PL，PM，Ps)，共49條規則，用匯編語言編程實現。
3.3燃燒爐出口溫度調節器
燃燒爐出口溫度調節器（T2調節器）包括給煤控制，鼓風控制和爐艟負壓控制三個部分．它由兩個典型的模糊控剖罌組合而成，其控制關系如圖4所示。
 
    鏈條式燃燒爐是一個復雜的多輸入多輸出對象，并且輸出輸入各量間存在著較強的耦合關系，在滿足干燥機熱量要求前提下，為了保證燃燒的經濟性，燃燒爐的給煤量，鼓風量和引風量三者互相制約。增大給煤量后，為使煤燃燒充分，則要求增大鼓風量。而鼓風量增大后，為了保持爐勝負壓，要相應增大引風量，經過生產現場的反復實驗和氧量測定，確定了本系統的最佳風／煤比。爐膛負壓控制在-30Pa～-45Pa之間。
3.4干燥機回轉速度控制模式
    干燥機回轉速度直接影響干燥空間的氣流速度和物料在干燥機內的干燥時間。在正常工況下，操作工人是根據物料的穩定流量大小來設定干燥機轉速。考慮到干燥機體積大（長14米，直徑2米），慣性強．為了在干燥機內形成相對穩定，而且和穩定物料流量相適應的引風氣流以及干燥空間。同時又避免頻繁改變轉速，特別是避免瞬時流量隨機變化影響轉速，設計了圖5所示的滯回轉速控制特性。在編程實現該控制特性時，可將圖中的每個轉速階躍劃分為4個小增量，使之分時作用，這樣避免了大轉速階躍引起的機械沖擊。
四、結束語
    本控制系統已經在內蒙古烏蘭浩特糖廠投入生產運行，經過幾個生產期的運行表明：此控制系統設計合理，性能穩定可靠，操作簡單方便，很好的實現了顆粒粕干燥過程的自動控制，同時實現了該生產現場的微機化管理。采用本系統后，生產每噸顆粒粕的平均耗煤量（原煤）由原來的0.92噸降到0.74噸，節煤達20%。干粕水分穩定在10%～14%范圍，產品質量明顯提高，產生了顯著經濟效益。