[發明專利]一種茶葉殺青機及其模糊控制方法

有效

• 申請號: 201010577150.0
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN101990960A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 湯哲;林啟軍;張立
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A23F3/06
• 分類號: A23F3/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明屬于自動控制領域，涉及一種茶葉殺青機及其模糊控制方法，用于在綠茶初制階段進行鮮葉殺青。

背景技術

殺青機是用來完成茶葉初制加工中殺青作業的機械。殺青是采取高溫措施，散發葉內水分，鈍化酶的活性，阻止酶促反應，并使鮮葉中的內含物發生一定的化學變化，從而形成綠茶的品質特征。所以在殺青過程中若鍋溫過低，葉溫升高時間過長，會使茶多酚發生酶促反應，產生“紅梗紅葉”。相反，如果溫度過高、葉綠素破壞較多，則導致葉色泛黃，有的甚至產生焦邊、斑點，降低綠茶品質。

現有的用于茗優綠茶殺青的系列滾筒連續殺青機對人的依賴較強，需要人工準確地把握好殺青的溫度，控制鮮葉的投葉量等具體工序。相關操作人員的經驗以及操作熟練程度等對茶葉的殺青效果有較大影響。如操作不當，極易產生焦葉現象，嚴重影響茶葉的品質。另外，現有殺青機的燃燒系統一般采用普通式燃燒火排，這類火排對燃氣燃燒不夠充分，有著能耗大，存在安全隱患等不利因素。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種茶葉殺青機及其模糊控制方法，該茶葉殺青機及其模糊控制方法易于實施、自動化程度高以及殺青效果良好。

本發明的技術解決方案如下：

一種茶葉殺青機的模糊控制方法，采用燃燒器給茶葉殺青機的滾筒加溫，T為給定的溫度值，反饋值Tt為殺青機滾筒外壁當前溫度值，溫差E＝Tt-T，溫差變化率EC＝Tt-Tt-1，模糊控制器的第一個輸入量為Ke*E，模糊控制器的第二個輸入量為KC*EC；模糊控制器的輸出量為U，茶葉殺青機的輸入控制量為KU*U；其中Ke、KC、KU分別為溫差比例因子、溫差變化率比例因子和控制量比例因子；

所述的輸入控制量KU*U為電磁閥的電壓信號即加載在電磁閥中電磁線圈的電壓信號；該電磁閥用于控制燃燒器中可燃氣體的流量。

溫差E的論域為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，分別采用NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB共7個模糊子集來描述，NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB分別表示負大、負中、負小、零、正小、正中和正大，溫差E的模糊變量采用三角形隸屬度函數；

溫差變化率EC的論域與輸出量U的論域皆為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，其模糊子集選取與E相同。

根據權利要求2所述的茶葉殺青機的模糊控制方法，其特征在于，

采用3個燃燒器以及3個模糊控制器；3個模糊控制器分別控制3個燃燒器；茶葉殺青機的滾筒總長度為L，使用2次黃金分割法將滾筒分為三段，分別為0L～0.382L、0.382L～0.618L與0.618L～1L三段區域，3個非接觸式溫度傳感器分別安置在每段的黃金分割點上，即0.236L、0.528L與0.764L處；3個燃燒器分別對前述三段區域實施加溫操作。

一種茶葉殺青機，包括模糊控制器和給茶葉殺青機滾筒實施加溫的燃燒器，在茶葉殺青機的滾筒外壁上設有溫度傳感器；受控于模糊控制器的用于調節燃燒器可燃氣體流量的電磁閥與燃燒器連接；該茶葉殺青機采用前述的茶葉殺青機的模糊控制方法。

有益效果：

本發明采用非接觸式溫度傳感器反饋當前殺青機滾筒外壁溫度相較于現階段茶葉殺青采用熱電偶反饋溫度具有測量精度高、響應時間快等優點；本發明將殺青機按黃金分割算法分為三段區域，反饋每段區域的黃金分割點上的即時溫度，并采用三套獨立的溫度控制系統可以精確地控制殺青機的受熱溫度，相比較于目前市場上殺青機采用均段式溫度反饋法本發明所采用的溫度反饋機制所反饋的溫度更加接近于整個殺青機滾筒的平均溫度；本發明所采用的三段式金屬紅外燃燒器比普通燃燒火排燃燒更加充分、能耗更低、安全隱患小，可以有效的減低因LPG燃燒不完全而影響到茶葉的口感，本發明中金屬紅外燃燒器安裝位置，采取電動推桿控制殺青機滾筒的傾斜度有效地保證了殺青機滾筒受熱的均勻性，有效地降低目前殺青機因為滾筒受熱不均而出現茶葉有焦邊、斑點等現象，提高了殺青的效益與茶葉的品質。

溫度控制是茶葉殺青的關鍵，由于茶葉殺青機滾筒的溫度受青葉溫度、溫度及進料多少的影響，并且滾筒的熱慣性較大，具有明顯的非線性和時滯特性，如果采用傳統的PID控制方法，很難確定精確的數學模型。而模糊控制不要求精確的數學模型，具有反應靈活、魯棒性好、適應性強且超調量小等特點，并且不需要人工準備把握好殺青的溫度與時間，控制鮮葉的投葉量等具體工序，可減低相關操作人員因為經驗的不足以及操作不熟對茶葉殺青帶來的負面影響。

附圖說明