定量表征单位面积纸张的重量,是评价纸张质量的最重要的指标之一。消费者对纸品质要求的提高和高速印刷机的广泛使用对纸张纤维的匀度分布(主要反映在定量分布上)提出了更加严格的要求。只采用纵向(纸机运行方向)定量控制已无法保证纸张成纸质量,纸张横向(垂直于纸机运行方向)定量分布日益成为纸企关注的一项重要指标。先进的稀释水水力式流浆箱以开创性的稀释水调节方式,将横向定量控制推进到一个新阶段。如何基于新思路、新要求,提出切实可行的控制策略,是造纸行业的研究热点。本文在陕西省科技统筹创新工程计划项目(2012KTCQ01-19)支持下完成。针对稀释水水力式流浆箱横向控制存在的多干扰、强耦合、大时滞等难题,提出一套完整的横向定量控制解决方案,主要工作可总结为如下四个方面:(1)基于稀释水水力式流浆箱的横向定量控制方案的研究分析稀释水水力式流浆箱各功能分区的结构构成和工作机理,重点阐述稀释水浓度调节方式并分析它相对于传统唇板调节方式的优点。在归纳采用稀释水调节方式的横向定量控制过程存在的诸多难点的基础上,以保证系统实时性和节约成本为首要考量,给出整体控制方案。该方案利用造纸企业现有的QCS系统获取现场传感定量数据,通过横向定量控制子系统进行数据标定、去噪以及控制动作运算,并控制现场稀释水阀动作。(2)定量数据在线检测和处理方案的研究总结分析红外、β射线、X射线测量成纸定量的原理和优缺点,给出各自的穿透式测量方案。以X射线测量纸张定量的简易实验平台为依托,给出原始测量信号到真实纸张定量的计算标定过程。针对工业环境存在的扫描头轻微振动、错位、灰分干扰、温度漂移等切实存在的干扰因素,提出一种基于改进Empirical Mode Decomposition(EMD)分解的定量测量数据去噪方法。该方法利用EMD分解的时间尺度特性,以频率分量形式分离含噪信号,同时结合了滑动平均滤波算法。仿真实验表明所提算法去噪效果良好,优于传统去噪方法。实际应用结果验证了算法的有效性。(3)横向定量控制算法的研究在耦合关系静态处理的前提下,基于稀释水水力式流浆箱给出一种通用的横向定量控制系统数学模型。通过分析、分解该模型,对模型中存在的关联矩阵和大时滞控制难题分别采取不同的控制策略,提出一种基于动态矩阵控制(DMC)和Gram多项式的横向定量控制算法。利用Gram多项式拟合,将非方的耦合矩阵转化为Gram多项式参数间的耦合方阵,进行全局解耦。对解耦后存在大时滞的单入单出系统,应用DMC控制策略完成横向定量控制。对实际应用时存在的两种控制方案进行分析讨论,选定现阶段实现成本较低的方案,该方案将定量控制转化为Gram多项式参数控制,大大降低系统维数。仿真结果表明该算法控制效果良好,在较极端的模型失配情况下仍能有效控制,优于传统算法。(4)横向定量控制系统的工程实现。以西门子S7-300控制器为硬件主体,Step7 V5.5和Win CC V7.0为软件开发平台,借助OPC技术和工业以太网通讯,给出了横向定量控制系统的具体工程实现方案。该方案结合造纸企业现有的QCS系统,依托Matlab的强大计算功能进行算法实现。工程应用结果证明该方案切实有效,横向定量分布状况得到明显改善。