啤酒发酵过程控制系统设计及控制策略研究

发布时间：2017-06-11 16:00

  本文关键词：啤酒发酵过程控制系统设计及控制策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：啤酒行业是我国食品行业的重要组成部分,但我国啤酒产业起步较晚,生产自动化水平和产品质量都落后于国外先进厂家。啤酒发酵是生产过程中最重要的环节,在该环节中,温度控制至关重要。啤酒发酵过程的温度控制精度直接影响产品质量。本文针对发酵过程存在的大惯性、滞后、时变性等特点,设计了变论域模糊PID控制器,改进了传统模糊PID控制器论域固定而引起的控制精度问题。本文引入论域伸缩因子调整控制器输入输出的论域,避免了因论域选择不当造成的控制误差,解决了控制精度和模糊规则数之间的矛盾,改善了模糊PID控制器的控制精度和速度。通过MATLAB仿真对比研究表明,该控制器能够满足目前我国啤酒生产的控制要求。此外,针对未来更大型的发酵过程温度存在的“耦合”问题设计了PID神经网络控制器,并进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明,该控制器能融控制和解耦于一体,具有响应速度快、控制精度高、稳定性强等优点,不但提高了啤酒发酵温度的控制精度,而且有效克服了实际生产中不定因素的干扰。本文最后采用MCGS组态软件完成了啤酒发酵过程的组态监控系统设计,利用OPC技术建立了MATLAB7.11与MCGS之间的数据通讯,实现了MATLAB环境下控制算法设计以及数据的实时获取,最后通过仿真验证了设计的合理性。
【关键词】：啤酒发酵 温度控制 变论域 模糊 神经网络 MCGS
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS262.5;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的背景和意义8-9
• 1.2 啤酒发酵过程温度控制系统现状9-10
• 1.3 啤酒发酵过程温度控制策略研究现状10-11
• 1.4 本文主要研究内容11-14
• 第2章 啤酒发酵工艺要求及温度过程建模14-22
• 2.1 啤酒发酵工艺及温度控制要求14-16
• 2.2 啤酒发酵温度过程模型16-19
• 2.2.1 啤酒发酵模型的特性分析16-17
• 2.2.2 啤酒发酵温度过程建模17-19
• 2.3 啤酒发酵过程中的控制难点19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 啤酒发酵过程的温度控制及仿真研究22-42
• 3.1 啤酒发酵过程温度控制策略分析22
• 3.2 PID控制的基本原理22-23
• 3.3 模糊控制理论23-28
• 3.3.1 模糊集合和模糊关系23-24
• 3.3.2 模糊控制器24-27
• 3.3.3 模糊控制器的维数27-28
• 3.4 模糊自适应PID控制器设计28-33
• 3.4.1 模糊自整定PID原理28-29
• 3.4.2 模糊控制算法的确立29-32
• 3.4.3 模糊自适应PID控制器的缺点32-33
• 3.5 变论域模糊PID控制器设计33-37
• 3.5.1 变论域思想33-35
• 3.5.2 变论域模糊PID控制器35
• 3.5.3 伸缩因子的确定35-37
• 3.6 啤酒发酵过程温度控制策略仿真研究37-40
• 3.6.1 变论域模糊PID与PID、模糊PID控制性能的比较37-38
• 3.6.2 变论域模糊PID与PID、模糊PID控制器的鲁棒性分析38-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第4章 啤酒发酵过程的解耦控制及仿真研究42-58
• 4.1 啤酒发酵过程温度耦合特性分析42
• 4.2 解耦控制原理42-44
• 4.3 神经网络控制基本理论44-48
• 4.3.1 神经元模型44-45
• 4.3.2 神经网络模型分类45-46
• 4.3.3 神经网络学习算法46-48
• 4.4 PID神经元网络解耦原理48-56
• 4.4.1 PID神经网络的解耦控制算法49-53
• 4.4.2 PID神经网络的解耦控制仿真研究53-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 啤酒发酵过程控制系统设计实现58-66
• 5.1 MCGS的简介58
• 5.2 啤酒发酵温度控制系统设计58-59
• 5.3 基于OPC技术的MATLAB与MCGS实时数据通讯59-61
• 5.3.1 OPC技术60
• 5.3.2 接口通信流程60
• 5.3.3 MATLAB和MCGS的实时通讯60-61
• 5.4 基于MATLAB/Simulink与MCGS智能控制算法的实现61-64
• 5.4.1 控制算法仿真系统操作步骤61-63
• 5.4.2 仿真系统调试63-64
• 5.5 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间所发表的论文72-74
• 致谢74

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本文编号：441905