基于模糊PID的煙葉烤房控制系統(tǒng)設計.pdf

1、煙葉烘烤是按照一定的烘烤工藝控制烤房內(nèi)的溫度和濕度條件,使煙葉受熱失水,并在煙葉內(nèi)部發(fā)生一系列的生理和生化反應,最終獲得具有一定的顏色、香氣和化學品質(zhì)的成品煙葉的生產(chǎn)過程。在烤煙型香煙的生產(chǎn)中,煙葉烘烤過程是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　 目前國內(nèi)外對密集式煙葉烤房的自動化控制已經(jīng)有了一定的研究,并出現(xiàn)了一些商業(yè)化的控制系統(tǒng)。但是這些控制系統(tǒng)大都基于傳統(tǒng)的PID控制算法,無法解決烘烤系統(tǒng)的時變性和溫濕度耦合的問題,控制精度不理想

2、；此外這些系統(tǒng)在自動化程度和系統(tǒng)集散管理方面也不完善,仍然需要進行研究和改進。
　　 本文針對現(xiàn)有煙葉烤房溫濕度控制系統(tǒng)中存在的問題,在系統(tǒng)規(guī)劃、控制算法、硬件設計和軟件設計上做出了一定改進:
　　 在系統(tǒng)規(guī)劃方面,建立了基于無線通訊的局域網(wǎng)絡,并引入系統(tǒng)集散管理軟件,實現(xiàn)了集散花的生產(chǎn)監(jiān)控和信息管理。通過建立集散管理系統(tǒng),可以實時在線觀測各個烤房的工作狀態(tài),并對烘烤生產(chǎn)過程進行數(shù)據(jù)記錄,便于科學地分析管理整個生產(chǎn)流程。

3、在這一過程中,針對多機輪詢通訊方式存在滯后的問題,提出并實現(xiàn)了基于任務的串口通訊模式,提高了系統(tǒng)的反應速度。
　　 控制方法方面,通過對被控對象和生產(chǎn)流程的特點進行分析,找出了影響控制效果的原因在于系統(tǒng)的時變性和溫濕度耦合。針對系統(tǒng)時變性的特點,將模糊技術(shù)引入煙葉烤房溫濕度控制系統(tǒng),結(jié)合PID控制形成了模糊自適應PID控制算法,提高了系統(tǒng)的魯棒性和控制精度。針對系統(tǒng)中溫濕度耦合的問題,通過分析常見的解耦算法,在系統(tǒng)中引入了基于前

4、饋算法的解耦環(huán)節(jié),實現(xiàn)了對溫濕度的解耦,進一步提高了系統(tǒng)控制效果。系統(tǒng)仿真和生產(chǎn)實踐的結(jié)果證明,使用模糊PID控制算法和解耦算法之后,煙葉烤房控制系統(tǒng)的控制效果明顯優(yōu)于原有系統(tǒng),煙葉生產(chǎn)的合格率和優(yōu)秀率都有大幅提升。
　　 硬件設計方面,完成了熱電偶溫度采集、加熱與排濕控制輸出、按鍵與顯示、串口通訊等電路設計,并引入了一定的硬件抗干擾措施。
　　 軟件設計方面,完成了單片機控制程序和系統(tǒng)集散管理程序,前者主要包括系統(tǒng)溫度