PDF《h预测器在 啤酒发酵系统 中 的应 用》

2 】 . 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业控制与应用ndu s t ~ Co n t r ol an d a ~ l i c at i o ns 《 自动化技术 与应用》2

0 0 6年第

2 5卷第

1 1 期3应用

3 .

1 啤酒发酵工艺简介 啤酒发酵是一个复杂的生物化学过程,是影响啤酒质量和 产量的主要环 节,通常在锥形 发酵罐 中进行 . 在发酵期间影 响发 酵 的几个主要因素是罐温 、P H值 、罐压等 ,限于篇幅这里只讨 论 温度的控制. 我们根据酵母 的活动能力和生长繁殖的快慢 , 确 定发酵给定温度曲线,如图3所示. T( x z ) t / h 图3 发酵给定温度曲线 实验表明要使酵母的繁殖 和衰减、麦汁中糖度 的消耗和双 乙酵杂质含量等方面达到最佳状态 , 必须严格控制发酵各阶段的 温度 ,使其在给定温度的 ±

0 .

5 ℃范 围内.

3 .

2 温度 自动控制 温度自动控制原理如图4 所示. 设置度 图4 温度自动控制原理图 被控对象( 发酵罐和调节阀) 为纯滞后的一阶愦I 生 环节,即Go()=丽KP一.属于大滞后 , 因此必须进行补偿.设计的带 S mi t h预测器的 控制系统方框图如图5 所示. 图5 S mi t h 预测器的控制系统方框图

4 仿真结果及结论 根据 I TA E最优 P I D控制器的经验公式【

1 : , (

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0 3 _ 卜0.530,(+0 .

5 ^ : 一口' + : 丁+0 .

5 J 『 : . . 丁+0 .

5 J 『 根据 典型参数 T=1

8 0 s ,T=1

0 s ,K=I ,算出=O.3999,100,

9 I } { . r l } i f 三薛} } { i I 图6 不带s m i t h 预测器 图 6是单位阶跃信号后 的仿真结果 ,从 中可 以看 出超调量 大 ,过渡时间长. 出现这种现象的原因, 是由于被控系统具有大滞后特性, 没 有进行补偿.图7是带s m i t h 预测器系统 的单位阶跃信号仿真的 结果 ( P I D 控制器参数设定方法采用最优控制设计方法) K 加, K ;

=

2 ,Kd = O .仿真结果说 明超调量基 本等于零 ,调整时间明显 减少. 为了验证系统是否满足稳态性能指标, 我们不断改变理想 值 ,仿真结果表 明,温度变化在理想值的 ±0 .

5 范 围之 内,图8是理想值为

3 6 度的仿真结果 . 》 蒜.:一一[[ ] 一. } I : , _ i i { } ≯ 『 l 』: 一l'irr}ll!{LJII:lI'. .

1 { l j f l 图7 带s mi t h 预测器 一;

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毫篙鞲鼍_i嘉| 为了验证系统的抗干扰能力, 我们分别改变系统的 t (

1 0

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2 4

0 S )和T(8-30s),结果表 明,温度变化在 ±0 .

5 范 围之 内. 仿真和某单位的试用结果表明该系统稳定可靠,不但提高 了啤酒的质量 ,而且降低了生产成本 ,消除了人为因素. 参考文献 : 【

1 】WANG F S, J UANG W S , CHAN C T. Op t i ma l Tu n i n g o f P I D c o n t r o U e r s f o r s i n g l e a n d c a s c a d e c o n t r o l l o o D s [ J ] , C h e mi c a l E n g i n e e r i n g C o mmu n i c a t i o n s ,

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9 5 (

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2 ) : l

5 ―3 4. 【

2 】 于海生 . 微 型计 算机控 制技术【 M 】 . 北京 : 清华大学 出版社 ,

2 0 0l_ 【

3 】 薛定宇, 陈阳泉 . 基于 MAT L AB / S i mu l i n k的系统仿真技 术与应用【 M】 . 北京 : 清华大学 出版社 ,

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0 2. 作 者简介: 陈艾 华(1962一),女 ,江西 东乡人 ,高级 实验 师, 主要从事计 算机控制方面的研 究与实验 教学.0罅t》t } . 一._一≯ _ ' .一一一维普资讯 http://www.cqvip.com