模糊自适应控制在茶叶杀青工艺中的应用

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1、模糊自适应控制在茶叶杀青工艺中的应用 0  引言    中国是世界第一大产茶国．其中绿茶所占比例最大。茶叶杀青是绿茶加工工艺中极其重要的一步，主要功能为通过温度控制杀死待杀青茶叶中酶的活性，终止待杀青茶叶中酚类物质的化学反应．使茶叶不再氧化变色．同时蒸发掉叶中相应水分，使叶子柔软，改良茶叶中的香气。目前茶叶杀青广泛推广和普及使用的是电加热滚筒杀青机。使用电加热滚筒杀青机有许多优点【l】，比如，操作方便，机械化程度高，省时省力，能源利用率也较高。但普通控制的电加热滚筒杀青机的温度变化范围一般为240-260℃，与最佳杀青温度250

2、℃的温度变化范围为±10℃．这样的温度变化很容易造成茶叶加热不均匀．加工出来的茶叶良莠不齐，品质降低。本文针对电加热滚筒杀青机加热系统的特性．提出新型广义预测控制与模糊控制相结合的模糊自适应控制算法控制茶叶杀青温度[2-4]，实验结果表明，采用模糊自适应控制算法与现有控制算法相比，可使茶叶杀青过程中的温度变化更加平稳，增强系统的鲁棒性，达到更好的杀青效果。1  茶叶杀青工艺模糊自适应控制系统结构    茶叶杀青工艺模糊自适应控制系统结构如图1所示。γ代表期望的杀青温度，为杀青温度的测量值，被控对象为杀青机电加热系统。由于在杀青时

3、一般采用人工投料．很难保证每次进料的重量和体积的均匀性，造成系统模型参数不确定，同时杀青机电加热系统本身具有大滞后、非线性的特点，采用常规PID控制性能将很难得到保证。据此本文提出一种融合新型广义预测控制算法和模糊控制为一体的模糊自适应控制器，改善杀青温度控制效果，其原理为设计一个软开关Eo，Eo可为常值、变量或函数，当误差

4、e

5、≤Eo时，开关切换到新型广义预测控制(JGPC)；当leI>Eo时，则切换到模糊控制(FC)。2  基于CARMA模型的新型广义预测控制    设被控对象的CARMA模型可表示成：     由式1递推，

6、系统的最小方差输出预测模型为：     当式1参数未知时，可采用带遗忘因子递推增广最小二乘法进行参数估计。3茶叶杀青工艺模糊自适应控制算法设计    设茶叶杀青机被控系统的数学模型为：     模型的参数具有不确定性，当误差IeI≤EO时．切换到新型广义预测控制器(JGPC)；当lel>EO时，切换到模糊控制器(FC)。3.1  茶叶杀青工艺赫型广义预测控制算法设计 3.2茶叶杀青工艺模糊控制算法设计     本文采用的模糊算法是基于查表控制的，选取控制量的基本原则为：当误差大或较大时，选择可尽快消除误差的控制量为主：当误差较小

7、时，选择可防止超调的控制量为主，基于此，得模糊控制规则如表1所示。4仿真与结论    图3为模糊自适应控制所得的MATLAB仿真结果，其中为期望输出。    仿真结果表明，采用模糊白适应控制后输m温度与最佳杀青温度250~C的温差减小为±8.5℃，实现了较为灵敏的输出控制和温差缩小的基本目标．且鲁棒性强，有利于茶叶的均匀杀青，提高绿茶的品质，  方华1，赵英汉2，王炽1（1．广西科技大学（筹）;2．深圳市凯沃尔电子有限公司)