Kartonkikoneen kosteussäätöratkaisujen suorituskykyvertailu

Abstract

Kosteuden säätö on tärkeä osa kartongin valmistusta ja kartonkikoneen toimintaa, sillä kosteus määrää kartongin tärkeimmät ominaisuudet ja vaikuttaa kartonkikoneen toiminnan tehokkuuteen. Tässä työssä tutkitaan kahta erilaista kosteussäätöratkaisua ja vertaillaan niiden säätötarkkuutta. Työn tavoite on selvittää, voidaanko kolmea rinnakkaista mallia hyödyntävällä kosteussäätöratkaisulla parantaa säätötarkkuutta verrattuna kahden rinnakkaisen mallin ratkaisuun. Työ on jaettu kahteen osaan: kirjallisuustutkimusosaan ja kokeelliseen osaan. Kirjallisuustutkimusosa esittelee kartonkikoneen toiminnan ja kartongin valmistusprosessin. Tämän lisäksi työssä esitellään malliprediktiivinen säätö eli MPC (engl. Model Predictive Control), jolla kosteutta säädetään kartonkikoneessa, sekä säätöön vaikuttavat merkittävimmät häiriötekijät. Kokeellisessa osuudessa hyödynnetään kirjallisuusselvitysosassa esiteltyjä teorioita ja lasketaan molempien kosteussäätöjen ennustamat kartongin kosteuden arvot. Kartongin kosteuden arvoilla lasketaan keskimääräiset virheet molemmille säädöille ja vertaillaan säätöjen tarkkuutta. Työssä havaittiin, että kartongin valmistusprosessia ja kartongin kosteuden säätöä on tutkittu paljon, mutta säädöistä ei ole samanlaisia tutkimuksia ja mittaustuloksia. Tutkimuksen kokeellinen osuus osoittaa, että kolmea rinnakkaista mallia hyödyntävällä säätöratkaisulla on mahdollista parantaa tarkkuutta kahden rinnakkaisen mallin ratkaisuun verrattuna. Tutkimuksessa huomattiin kuitenkin, että uuden kosteussäätöratkaisun kolmannen vahvistuksen arvo vaikuttaa merkittävästi säätöratkaisuun. Mikäli kolmas vahvistus on valittu huonosti, kolmen rinnakkaisen mallin säätöratkaisusta tulee epätarkempi kuin kahden mallin ratkaisusta. Tutkimuksessa löydettiin kolmannelle vahvistukselle sellainen arvo, jolla uusi säätöratkaisu on mahdollisimman tarkka.