[發明專利]一種基于PID算法的圓盤制曲智能控溫方法

在審

• 申請號: 202210308692.0
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114779850A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 何輝;吳衛良;侯譽毅;李翠旭;張弼弘;林建文;胡鋒;周華林;鐘任強;宋健;黃紫雄;董修濤;李嘉怡
• 申請（專利權）人: 廣東廚邦食品有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;C12Q3/00;G05B11/42
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏;何秋林

本發明公開了一種基于智能PID算法的圓盤制曲控溫方法，其包括設定風溫修正流程：步驟1.獲取發酵物料實際溫度值；步驟2.用獲取的所述實際溫度值減去此時的設定料溫，得出料溫偏差值；步驟3.根據所述料溫偏差值對所述設定風溫進行修正，得出目標風溫；最終，根據所述反饋風溫與所述目標風溫的偏差對風溫進行PID控制，通過風溫帶動料溫按照設定的曲線變化。本發明通過計算實際料溫與設定料溫的差值，獲得溫度控制結果上的偏差，再根據這個偏差來修正設定風溫，提高了設定風溫與實際料溫的相關性，使設定風溫可以根據實際料溫進行實時調整，實現了對設定風溫的智能控制，有利于提高通過風溫控制料溫時對料溫的控制精度。

技術領域

本發明屬于微生物發酵技術領域，具體來說涉及一種基于PID算法的圓盤制曲智能控溫方法。

背景技術

隨著時代的發展，傳統式酵池人工發酵逐漸被取代，圓盤制曲發酵全自動化技術逐漸興起，控溫系統是圓盤制曲發酵技術的核心。為了提高控溫的穩定性，圓盤制曲控溫系統一般采用PID算法進行控溫，通過系統的觸摸屏調節算法的參數。

PID(Proportion Integration Differentiation)就是指比例(P)、積分(I)、微分(D)控制，PID控制是根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)的偏差：e(t)＝r(t)-c(t)，將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構成控制量輸出u(t)，對被控對象進行控制使其往給定值r(t)靠攏。PID控制器問世至今已有近70年歷史，由于其結構簡單、工作可靠、穩定性好、調整方便，如今依然廣泛應用于工業過程控制。

圓盤制曲控溫系統如圖1所示，包含送風機5、新風門4、排風門2、回風門3、加濕器9、蒸汽閥10、表冷器6、冷卻閥7、冷卻水泵8等，還包括PLC控制器、觸摸屏、溫度傳感器、變頻器、調節閥等電控部件，具有自動收集培養時間、溫度、濕度、開度、頻率等數據的功能。制曲過程中，物料放置于多孔結構的圓盤1上。送風機5設置在進風腔中，進風腔出口與圓盤室連通。送風機5用于驅動圓盤室內的空氣流動。新風門4靠近進風腔的入口設置，用于控制新風進入。排風門2設置在排風腔，排風腔入口與圓盤室連通，出口與進風腔連通于新風門4與送風機5之間。新風門4進風時，排風門2開啟，排出室內的空氣，控制室內的壓力平衡。回風門3靠近排風腔的出口設置。回風門3通過其開度控制圓盤室內的空氣的內循環程度，其與新風門4開度具有如下關系：回風門開度+新風門開度＝100％。表冷器6、冷卻閥7、冷卻水泵8組成輔助降溫系統，其設置在進風腔的入口處，用于降低新風溫度。調節冷卻閥7開度，可控制冷卻水量，冷水與表冷器6進行熱交換，從而使新風經過表冷器6時被其進行不同程度的冷卻，而后再通過新風門4進入到圓盤室。蒸汽閥10和加濕器9也均設置在進風腔中，蒸汽閥10用于天氣寒冷時加熱進入圓盤室內的空氣，加濕器9則用于噴霧，將潔凈的水霧化后給進入圓盤室內的空氣加濕。

圓盤制曲過程總體分為兩個階段：發酵培養物料升溫階段和發酵培養物料降溫階段。發酵培養物料升溫階段包括了培養前期和培養中期，是指從培養前期到進入培養后期開始降溫之前的這個階段，發酵培養物料降溫階段主要指培養后期，指開始降溫到培養結束的這個階段。兩階段的分界如圖3所示，在設定料溫到達第二個峰值后，進入下一個階段。在發酵培養物料升溫階段，曲料生長產生大量的呼吸熱，需要通過送風機5送入新風以對曲料的生長溫度進行控制，使物料溫度按照設定曲線變化。在該階段中，通常通過調節送風機5風速及新風門4開度調節送風量即可實現控溫。發酵培養物料降溫階段，則需對所述物料溫度進行進一步控制，其使溫度迅速下降到設定值附近并保持。在該階段中，通常需要進一步開啟所述輔助降溫系統進行輔助降溫。上述兩階段中的溫控方案均基于廣東地區的溫度環境。