發(fā)酵罐的溫度監(jiān)控系統(tǒng)與模糊控制應(yīng)用研究.pdf

1、啤酒生產(chǎn)是我國的一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用.目前國內(nèi)絕大多數(shù)啤酒廠均采用普通Pt電阻測溫和單一PID控制,測溫精度低,控制效果不理想,導(dǎo)致啤酒質(zhì)量不穩(wěn)定.因此,研究如何改進(jìn)和優(yōu)化啤酒發(fā)酵過程檢測與控制策略具有現(xiàn)實(shí)意義.本課題在實(shí)際設(shè)計(jì)發(fā)酵罐及其溫度監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研究以發(fā)酵溫度為代表的一類大時(shí)滯、時(shí)變不確定對(duì)象的檢測與控制策略優(yōu)化問題,主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)在于:·概述啤酒生產(chǎn)工藝和溫控系統(tǒng)特點(diǎn),分析啤酒發(fā)酵溫控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2、,總結(jié)常見的控制策略結(jié)構(gòu)和特點(diǎn).·由于過去受到實(shí)驗(yàn)條件的限制,對(duì)控制策略的研究一般建立在仿真的基礎(chǔ)上,而仿真模型往往與實(shí)際情況不相符,使得理論與實(shí)際產(chǎn)生距離.作為一次全新的嘗試,搭建了適合實(shí)驗(yàn)研究的啤酒發(fā)酵罐多點(diǎn)測溫裝置,并設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),可作為大滯后、時(shí)變不確定對(duì)象研究不同控制策略的實(shí)際控制效果,有針對(duì)性地對(duì)它們進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化.該裝置還可監(jiān)測發(fā)酵罐內(nèi)不同深度的溫度,進(jìn)而系統(tǒng)研究罐內(nèi)溫度分布情況.·發(fā)酵溫度的測量誤差直接影響其控制

3、精度.由于發(fā)酵溫度的變化區(qū)間小(一般為-1~15℃范圍內(nèi))、測溫現(xiàn)場結(jié)露嚴(yán)重,采用普通n電阻的測溫誤差大且結(jié)露會(huì)引起性能不穩(wěn)定.為此設(shè)計(jì)了基于AD590的發(fā)酵罐多點(diǎn)測溫系統(tǒng),該系統(tǒng)在發(fā)酵溫度變化區(qū)間測溫精度達(dá)±0.1℃,且穩(wěn)定性好并能有效地防止保護(hù)管內(nèi)結(jié)露的影響,為實(shí)驗(yàn)解決了精確測量的難題,同時(shí)也為啤酒發(fā)酵溫度精確測量提供了一種新思路.·進(jìn)行了多種控制算法和策略的實(shí)驗(yàn)研究.利用模糊控制不依賴于對(duì)象模型的思想,設(shè)計(jì)了模糊控制器,與現(xiàn)場常用

4、的PID控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,實(shí)驗(yàn)表明模糊控制可操作性強(qiáng),動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越,而穩(wěn)態(tài)精度欠佳.針對(duì)模糊控制現(xiàn)場使用存在的不足進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了模糊~PID控制器,它突破了單一的控制模式,實(shí)驗(yàn)表明這種控制模式在現(xiàn)場使用時(shí)具有理想的控制品質(zhì).·啤酒發(fā)酵是個(gè)動(dòng)態(tài)過程,必須按一定的工藝曲線進(jìn)行控制,以達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求.國內(nèi)外文獻(xiàn)有關(guān)工藝曲線尋優(yōu)大多建立在發(fā)酵過程數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,但建立發(fā)酵模型困難,模型參數(shù)難以獲取,且不同生產(chǎn)條件下需要重新實(shí)驗(yàn).為此提出