啤酒發(fā)酵過程的PLC優(yōu)化控制.pdf

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