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文檔簡介
1、隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的不斷提高,啤酒已經(jīng)成為日常生活中不可缺少的重要組成部分,雖然啤酒生產(chǎn)是我國的一個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),但是在啤酒的生產(chǎn)過程中還存在了諸多問題,所以對啤酒生產(chǎn)過程的控制和優(yōu)化研究顯得具有重要的現(xiàn)實意義。在啤酒的生產(chǎn)過程中,啤酒發(fā)酵過程是一個復(fù)雜的工業(yè)過程,由于該系統(tǒng)本身時變性、時滯性強、其不確定性多等特點,導(dǎo)致傳統(tǒng)控制策略與控制方法不能達(dá)到所需的控制需求。啤酒發(fā)酵是一個復(fù)雜的生物代謝過程,是啤酒生產(chǎn)過程中一個非常重要
2、的環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)的控制直接影響啤酒的口味、口感,與產(chǎn)品銷售和酒廠利益密切相關(guān),傳統(tǒng)工藝采用人工定時觀察溫度計的辦法,憑經(jīng)驗手控冷媒閥門和發(fā)酵溫度,不僅勞動強度大,而且容易遺漏觀測數(shù)據(jù)或產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯誤造成數(shù)據(jù)不完整或者不準(zhǔn)確,也難以及時了解工藝過程實時變化的情況。
本文的研究課題來源于衡水九州啤酒生產(chǎn)的實際需求,以啤酒生產(chǎn)過程為工程背景,針對上述問題,本文針對上述在釀酒過程中存在的問題,本文利用PLC設(shè)計開發(fā)控制啤酒發(fā)酵溫度的控制系
3、統(tǒng),可對啤酒發(fā)酵過程的溫度進(jìn)行自動控制和數(shù)據(jù)處理,采用PLC與其執(zhí)行機構(gòu)組成電控系統(tǒng),可對啤酒發(fā)酵過程的溫度進(jìn)行自動控制和數(shù)據(jù)處理,使發(fā)酵工藝過程得到實時控制,達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗,并具有參數(shù)的顯示存儲、打印和報警功能。
在實際啤酒發(fā)酵過程中,容易收到外界溫度、氣流等復(fù)雜因素的干擾,導(dǎo)致系統(tǒng)溫度不穩(wěn)定;調(diào)節(jié)該溫度震蕩對系統(tǒng)造成的不良影響是本文解決的另一個重要的問題。單獨的傳統(tǒng)PID控制僅僅是一種簡單的線性控制系統(tǒng),在非線性控
4、制中控制效果明顯不足,而且局限性甚大,隨動性差,因此實際生產(chǎn)過程中往往不能取得很好的加工效果。
利用Matlab中的simulink,以衡水九州啤酒生產(chǎn)過程為分析研究對象,首先分析啤酒生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其次對其進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)建模,并利用相關(guān)軟件分別對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量與計算,最后建立數(shù)學(xué)模型,此模型按照罐壁與麥汁的熱平衡方程、罐壁與冷媒的熱平衡方程、冷媒的熱平衡方程:所得模型準(zhǔn)確并具有實際的應(yīng)用價值。在得到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型之
5、后,本文首先利用傳統(tǒng)的PID控制分析該數(shù)學(xué)系統(tǒng),傳統(tǒng)的PID控制是一種線性控制,也是目前應(yīng)用最廣泛的控制器,該模型結(jié)果顯示,傳統(tǒng)PID可以基本達(dá)到控制需求,但是不能滿足更高的控制要求。
由于傳統(tǒng)的PID控制不能完全滿足目前的控制需求,這里本文先后參考,小腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,蟻群算法,遺傳算法,等相關(guān)算法,最后CMAC-PID并行控制學(xué)習(xí)能力強,適應(yīng)速度快等優(yōu)點十分明顯,所以這里選擇CMAC-PID并行控制方法用于本文之后的仿真之中
6、。
本文運用CMAC-PID并行控制啤酒發(fā)酵過程,深入了解CMAC算法核心思想,將其與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合,新的算法既具有CMAC學(xué)習(xí)能力強、適應(yīng)速度快的優(yōu)點,又具有傳統(tǒng)PID控制的穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點。根據(jù)仿真實驗結(jié)果,CMAC-PID并行控制效果相比于傳統(tǒng)PID單獨控制提高了系統(tǒng)的魯棒性與穩(wěn)定性。
綜上所述,本文通過對啤酒發(fā)酵機電一體化仿真關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,可以實現(xiàn)更好的控制啤酒生產(chǎn)過程的發(fā)酵過程,直觀的顯示關(guān)于溫
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