智能溫度控制系統(tǒng)在啤酒發(fā)酵中的應用研究.pdf

1、隨著科學技術的快速發(fā)展,中國啤酒工業(yè)在裝備、控制技術和產(chǎn)品質量方而都有了進一步的提高;尤其是傳統(tǒng)控制理論的優(yōu)化和自動化生產(chǎn)在啤酒發(fā)酵溫度控制中的應用已經(jīng)比較成熟。但是相比于世界先進技術,我國的啤酒生產(chǎn)過程還有諸多不足需要改進;由于啤酒發(fā)酵工藝的愈加復雜,傳統(tǒng)的控制理論已顯出其應用的局限性,并且傳統(tǒng)溫度控制器也存在著結構復雜、不便于升級和自動化程度較低等問題。本文針對以上啤酒發(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雜

2、問題;并且設計和開發(fā)了基于LabVIEW平臺的智能溫控虛擬儀器。
　　 首先針對發(fā)酵溫度控制過程的大時滯性、非線性、大時變性和難以建立數(shù)學模型等問題,提出了一種復合式智能控制算法:模糊一神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡控制、傳統(tǒng)PID控制的優(yōu)點;通過模糊控制算法快速擬合溫度控制曲線,為神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法提供良好的學習環(huán)境,之后利用神經(jīng)網(wǎng)絡在線學習修改PID的三個參數(shù)從而實現(xiàn)PID的在線自整定。通過

3、MATLAB仿真證明此控制算法不但結構簡單,靜態(tài)誤差小,動態(tài)響應速度快而且具有自學習能力等特點。
　　 為滿足溫度控制器的實時性、靈活性和結構簡單等要求,本文利用LabVIEW的CIN節(jié)點調用Visual C編寫的神經(jīng)網(wǎng)絡PID程序,并結合LabVIEW中的Fuzzy工具箱組建模糊一神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器。設計并構建以計算機、PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡、傳感器和電子流量調節(jié)閥為硬件平臺,以登陸界面、工藝曲線設定界面、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的虛擬溫度控制儀器。整個系統(tǒng)結構靈活、升級簡單,開發(fā)周期短。并利用PLC與LabVIEW的串口通信進一步提高發(fā)酵過程外圍設備的自動化控制程度,減小操作人員的體力勞動。
　　 本文根據(jù)具體發(fā)酵罐的數(shù)學模型進行仿真,結果表明對于特定的發(fā)酵工藝曲線有很好的擬合度,滿足發(fā)酵溫度控制的各項數(shù)據(jù)指標。以智能控制算法為理論依據(jù)、以虛擬儀器為控制平臺建立的啤酒發(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)