智能溫度控制系統(tǒng)在啤酒發(fā)酵中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,中國(guó)啤酒工業(yè)在裝備、控制技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方而都有了進(jìn)一步的提高;尤其是傳統(tǒng)控制理論的優(yōu)化和自動(dòng)化生產(chǎn)在啤酒發(fā)酵溫度控制中的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。但是相比于世界先進(jìn)技術(shù),我國(guó)的啤酒生產(chǎn)過程還有諸多不足需要改進(jìn);由于啤酒發(fā)酵工藝的愈加復(fù)雜,傳統(tǒng)的控制理論已顯出其應(yīng)用的局限性,并且傳統(tǒng)溫度控制器也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于升級(jí)和自動(dòng)化程度較低等問題。本文針對(duì)以上啤酒發(fā)酵中的問題,提出一種新的智能控制算法,以此解決溫度控制中的復(fù)雜

2、問題;并且設(shè)計(jì)和開發(fā)了基于LabVIEW平臺(tái)的智能溫控虛擬儀器。
　　 首先針對(duì)發(fā)酵溫度控制過程的大時(shí)滯性、非線性、大時(shí)變性和難以建立數(shù)學(xué)模型等問題,提出了一種復(fù)合式智能控制算法:模糊一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法,使其繼承三種控制算法,即模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、傳統(tǒng)PID控制的優(yōu)點(diǎn);通過模糊控制算法快速擬合溫度控制曲線,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,之后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)修改PID的三個(gè)參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)PID的在線自整定。通過

3、MATLAB仿真證明此控制算法不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,靜態(tài)誤差小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快而且具有自學(xué)習(xí)能力等特點(diǎn)。
　　 為滿足溫度控制器的實(shí)時(shí)性、靈活性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等要求,本文利用LabVIEW的CIN節(jié)點(diǎn)調(diào)用Visual C編寫的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID程序,并結(jié)合LabVIEW中的Fuzzy工具箱組建模糊一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。設(shè)計(jì)并構(gòu)建以計(jì)算機(jī)、PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡、傳感器和電子流量調(diào)節(jié)閥為硬件平臺(tái),以登陸界面、工藝曲線設(shè)定界面、發(fā)酵溫度控制界

4、面和歷史數(shù)據(jù)記錄界面為軟件平臺(tái)的虛擬溫度控制儀器。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活、升級(jí)簡(jiǎn)單,開發(fā)周期短。并利用PLC與LabVIEW的串口通信進(jìn)一步提高發(fā)酵過程外圍設(shè)備的自動(dòng)化控制程度,減小操作人員的體力勞動(dòng)。
　　 本文根據(jù)具體發(fā)酵罐的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真,結(jié)果表明對(duì)于特定的發(fā)酵工藝曲線有很好的擬合度,滿足發(fā)酵溫度控制的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)。以智能控制算法為理論依據(jù)、以虛擬儀器為控制平臺(tái)建立的啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng),不但具有很好的智能性和靈活性,良好的穩(wěn)