茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式的制作方法
茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式。
【背景技术】
[0002]茶叶香气是茶叶的重要品质特征，品质优异的铁观音、水仙、冻顶乌龙等具有天然的花香；优质红茶往往具有甜香和果味香；花茶香气依照所窨的香花而异，有茉莉花香、白兰花香、玳玳花香、珠兰花香、桂花香、玫瑰花香等。已知茶叶中的香气成分几百种，不同的香型是香气物质组成不同之故。茶叶香气是通过茶叶加工而挥发出来的，茶叶的提香工艺是茶叶良好香气形成的关键步骤，特别是名优茶，需要高香幽长，根据茶树品种和鲜叶嫩度不同有嫩香型、毫香型、熟板栗香型等不同香型。
[0003]目前，大多数茶叶的提香是在提香机或提香烘焙机上进行的，采用提香机提香时需要保持其内的温度均匀恒定，这不仅需要合理的设置加热装置，还需要使提香机内的空气正确循环，只有达到这两点要求才能保持提香机内温度均匀恒定。现有的茶叶提香机，主要由具有进风口和排湿口的带门箱体、风机、设置在箱体内的置物架、加热装置和温度传感器、PLC控制器等构成，温度传感器与控制器相连并通过PLC控制器控制加热装置。现有的茶叶提香机通过PLC控制器控制加热装置的输出功率以调节箱体内的温度，控制效果不好，箱体内温度波动较大。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种控制效果较好的茶叶提香机。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:茶叶提香机，包括箱体、设置在箱体上并与其内部连通的进风口和排湿口以及设置在箱体内的加热装置和温度感应器；该提香机还包括设置在箱体上的模糊PID控制器，所述加热装置和温度感应器分别与模糊PID控制器电连接；所述模糊PID控制器包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。
[0006]进一步的是，所述模糊PID控制器根据温度感应器测得的箱体内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置的输出功率。
[0007]进一步的是，所述排湿口上设有调节装置，所述箱体内还设有可调节排湿口开度的湿度感应器；所述调节装置和湿度感应器分别与模糊PID控制器电连接。
[0008]进一步的是，所述模糊PID控制器根据湿度感应器测得的箱体内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置调节排湿口的开度。
[0009]本发明还提供了一种基于上述茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤:
[0010]a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器中；
[0011]b、通过温度感应器获取箱体内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ；
[0012]c、将温度偏差ei和温度偏差变化率e lC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中；
[0013]d、由PID控制器控制加热装置的输出功率；
[0014]e、当温度感应器检测到箱体内温度不等于设定温度时，重复a?d步骤。
[0015]进一步的是，所示温度控制方法还包括处于c步骤与d步骤之间的包括步骤；Cr步骤为将温度偏差ei输入到PID控制器中；上述a步骤中还预设有一个预设温度偏差值；b步骤还包括判断温度偏差ei与预设温度偏差值的大小，当温度偏差e i大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过c'步骤，当温度偏差ei小于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤。
[0016]进一步的是，根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置的输出功率。
[0017]进一步的是，所述湿度控制方法包括下列步骤:
[0018]A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值；
[0019]B、通过湿度感应器获取箱体内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ；
[0020]C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中；
[0021]D、由PID控制器控制调节装置调节排湿口的开度；
[0022]E、当湿度感应器检测到箱体内湿度不等于设定湿度时，重复A?D步骤。
[0023]进一步的是，所示湿度控制方法还包括处于C步骤与D步骤之间的包括C'步骤；Cr步骤为将湿度偏差e2输入到PID控制器中；上述A步骤中还预设有一个预设湿度偏差值；B步骤还包括判断湿度偏差e2与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e 2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差e2小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤。
[0024]进一步的是，根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置调节排湿口的开度。
[0025]本发明的有益效果是:通过模糊PID控制器对箱体内温度和湿度进行控制调节，结合了模糊控制和PID控制的优点，不仅满足了精确匹配控制的要求，同时控制系统稳定性好，使得箱体内的温度均匀恒定、湿度适宜，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
【附图说明】
[0026]图1是本发明中茶叶提香机的实施结构示意图；
[0027]图2是模糊PID温度控制的原理图；
[0028]图3是模糊PID湿度控制的原理图；
[0029]图中标记为:箱体1、进风口 11、排湿口 12、调节装置13、侧风道14、加热装置2、温度感应器3、模糊PID控制器4、湿度感应器5、风机6、旋转置物架7、驱动电机8。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0031]如图1所示，茶叶提香机，包括箱体1、设置在箱体I上并与其内部连通的进风口11和排湿口 12、设置在箱体I内的加热装置2和温度感应器3、设置在箱体I上的模糊PID控制器4 ;所述加热装置2和温度感应器3分别与模糊PID控制器4电连接；所述模糊PID控制器4包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。其中，温度感应器3用于实时检测箱体I内温度并反馈给模糊PID控制器4。结合图2所示，所述模糊PID控制器4根据温度感应器3测得的箱体I内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置2的输出功率。该提香机通过模糊化模块和PID控制器相结合的模糊PID控制器4对箱体I内的温度进行控制，提高了温度控制的精确性和稳定性，使得箱体内的温度均匀恒定，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
[0032]作为本发明的一种优选方案，再如图1所示，所述排湿口 12上设有可调节排湿口12开度的调节装置13，所述箱体I内还设有湿度感应器5 ;所述调节装置13和湿度感应器5分别与模糊PID控制器4电连接。调节装置13通过改变排湿口 12的开度以调节箱体I内的湿度，调节装置13通常为步进电机驱动的电动阀门或其他闸门。优选的，结合图3所示，所述模糊PID控制器4根据湿度感应器5测得的箱体I内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置13的开度。该提香机通过模糊化模块和PID控制器相结合的模糊PID控制器4对箱体I内的湿度进行控制，提高了湿度控制的精确性和稳定性，使得箱体内的湿度适宜，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
[0033]具体的，再如图1所示，该提香机还包括与模糊PID控制器4电连接的风机6 ;所述箱体I的侧壁内设置有侧风道14，所述风机6设置在侧风道14上；所述侧风道14的进口和出口分别与箱体I的内腔连通，进口设置在箱体I内侧壁的中间位置，出口为两个并分别设置在箱体I的底部和顶部内壁上；加热装置2通常包括两组分别设置在风机6上下两侧的箱体I侧壁上的加热管组，每组加热管组包括至少两根加热管。风机6和风道14使得箱体I内的空气可形成循环，提香效果较好。侧风道14可以是直接设置在箱体I内壁内部的通道，也可以是由设置在箱体I内壁上的夹层构成，还可以是由安装在箱体I内壁上的管道构成。分别位于风机6上下两侧的两组加热管组构成的加热装置2加热效果更好，布局更合理，热空气能够被及时吹入侧风道14中。考虑到热量本身有向上聚集的特性，为了使得加热装置2对箱体I内上部和下部的空气加热的温度一致，通常位于风机6上侧的加热管组中加热管的数量少于位于风机6下侧的加热管组中加热管的数量，加热管优选为远红外加热管。箱体I内通常还设有 用于检测循环空气流速的感应器，模糊PID控制器4通过检测到的循环空气流速控制风机6的转速，并根据循环空气流速和循环空气流速的变化率进一步修正加热装置2和调节装置13的控制量。
[0034]为了使得放置于不同区域的茶叶受热更加均匀，制得品质更高的茶叶，再如图1所示，该提香机还包括设置在箱体I内的旋转置物架7和驱动电机8 ;所述旋转置物架7包括竖直设置的转轴和至少两块上下间隔设置在转轴上的置物板；所述转轴和驱动电机8相连，所述驱动电机8与模糊PID控制器4电气连接。通过模糊PID控制器4制驱动电机8驱使旋转置物架7转动，进一步提高了该提香机的智能化程度。该提香机通常还包括用于直接控制的人机界面。人机界面通过已知的控制电路与模糊PID控制器4相连。
[0035]本发明还提供了一种基于上述茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤:
[0036]a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器4中；在模糊PID控制器4中预设一个预设温度偏差值；通常提香的时间也根据茶叶的种类、含水率和进料量进行确定；
[0037]b、通过温度感应器3获取箱体I内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ;判断温度偏差ei与预设温度偏差值的大小，当温度偏差e !大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过c'步骤，当温度偏差e/j、于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤；
[0038]C、将温度偏差θι和温度偏差变化率e lC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并将PID温控参数的修正值输入到PID控制器控制中；
[0039]c'、将温度偏差θι输入到PID控制器中；
[0040]d、由PID控制器控制加热装置2的输出功率；
[0041]e、当温度感应器3检测到箱体I内温度不等于设定温度(即温度感应器3获取到的箱体I内的温度值不等于a步骤中预设的温度值)时，重复a?d步骤。
[0042]通过上述温度控制方法进行提香的过程中，不仅提高了温度控制的精确性和稳定性，同时还可以减小模糊PID控制器4的稳态误差，控制效果更好。
[0043]优选的，根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置2的输出功率。
[0044]湿度控制方法包括下列步骤:
[0045]A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值和湿度偏差值；
[0046]B、通过湿度感应器5获取箱体I内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ;判断湿度偏差e2与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e 2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差％小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤；
[0047]C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并将PID湿控参数的修正值输入到PID控制器控制中；
[0048]Cr、将湿度偏差e2输入到PID控制器中；
[0049]D、由PID控制器控制调节装置13调节排湿口 12的开度；
[0050]E、当湿度感应器5检测到箱体I内湿度不等于设定湿度(即湿度感应器5获取到的箱体I内的湿度值不等于A步骤中预设的湿度值)时，重复A?D步骤。
[0051 ] 通过上述湿度控制方法进行提香的过程中，不仅提高了湿度控制的精确性和稳定性，同时还可以减小模糊PID控制器4的稳态误差，控制效果更好。
[0052]优选的，根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置13调节排湿口 12的开度。
【主权项】
1.茶叶提香机，包括箱体(I)、设置在箱体(I)上并与其内部连通的进风口(11)和排湿口(12)以及设置在箱体(I)内的加热装置(2)和温度感应器(3);其特征在于:还包括设置在箱体(I)上的模糊PID控制器(4)，所述加热装置(2)和温度感应器(3)分别与模糊PID控制器(4)电连接；所述模糊PID控制器(4)包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。2.如权利要求1所述的茶叶提香机，其特征在于:所述模糊PID控制器(4)根据温度感应器(3)测得的箱体(I)内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率elC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置⑵的输出功率。3.如权利要求1或2所述的茶叶提香机，其特征在于:所述排湿口(12)上设有可调节排湿口(12)开度的调节装置(13)，所述箱体(I)内还设有湿度感应器(5);所述调节装置(13)和湿度感应器(5)分别与模糊PID控制器(4)电连接。4.如权利要求3所述的茶叶提香机，其特征在于:所述模糊PID控制器(4)根据湿度感应器(5)测得的箱体(I)内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度。5.基于权利要求3或4所述的茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤: a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器(4)中； b、通过温度感应器(3)获取箱体(I)内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ； c、将温度偏差ei和温度偏差变化率elC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中； d、由PID控制器控制加热装置⑵的输出功率； e、当温度感应器(3)检测到箱体(I)内温度不等于设定温度时，重复a?d步骤。6.如权利要求5所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所示温度控制方法还包括处于C步骤与d步骤之间的包括C'步骤；C'步骤为将温度偏差ei输入到PID控制器中；上述a步骤中还预设有一个预设温度偏差值；b步骤还包括判断温度偏差^与预设温度偏差值的大小，当温度偏差ei大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过步骤，当温度偏差ei小于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤。7.如权利要求5或6所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置(2)的输出功率。8.如权利要求5或6所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所述湿度控制方法包括下列步骤: A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值； B、通过湿度感应器(5)获取箱体(I)内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ； C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中； D、由PID控制器控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度； E、当湿度感应器(5)检测到箱体(I)内湿度不等于设定湿度时，重复A?D步骤。9.如权利要求8所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所示湿度控制方法还包括处于C步骤与D步骤之间的包括C'步骤；C'步骤为将湿度偏差e2输入到PID控制器中；上述A步骤中还预设有一个预设湿度偏差值；B步骤还包括判断湿度偏差％与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差e2小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤。10.如权利要求9所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度。
【专利摘要】本发明公开了一种控制效果较好的茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式。茶叶香机，包括箱体、加热装置、温湿度传感器和模糊PID控制器。所述控制模式基于上述茶叶提香机。所述的控制模式运用自适应模糊PID控制技术，结合提香工艺中茶叶物理化学变化的特性，通过智能控制算法建立控制数学模型，并植入提香机控制系统，再通过具体实验验证进行调整。该控制模式可实现对给定的茶叶加工，检测出其含水量、进料量，控制系统可自动计算并调整设备达到最佳的温度和湿度；或者可在控制界面上对提香机的工艺参数，包括温度、时间、排湿口开度等进行直接设定，也可在运行过程中对多段工艺参数进行修改。从而在保证制茶效果的基础上，实现茶叶提香的智能化。
【IPC分类】A23F3/06
【公开号】CN104904894
【申请号】CN201510388643
【发明人】谭和平, 徐海卫, 蒋丽, 曹江萍, 杨桩
【申请人】四川中测量仪科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月30日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式。
【背景技术】
[0002]茶叶香气是茶叶的重要品质特征，品质优异的铁观音、水仙、冻顶乌龙等具有天然的花香；优质红茶往往具有甜香和果味香；花茶香气依照所窨的香花而异，有茉莉花香、白兰花香、玳玳花香、珠兰花香、桂花香、玫瑰花香等。已知茶叶中的香气成分几百种，不同的香型是香气物质组成不同之故。茶叶香气是通过茶叶加工而挥发出来的，茶叶的提香工艺是茶叶良好香气形成的关键步骤，特别是名优茶，需要高香幽长，根据茶树品种和鲜叶嫩度不同有嫩香型、毫香型、熟板栗香型等不同香型。
[0003]目前，大多数茶叶的提香是在提香机或提香烘焙机上进行的，采用提香机提香时需要保持其内的温度均匀恒定，这不仅需要合理的设置加热装置，还需要使提香机内的空气正确循环，只有达到这两点要求才能保持提香机内温度均匀恒定。现有的茶叶提香机，主要由具有进风口和排湿口的带门箱体、风机、设置在箱体内的置物架、加热装置和温度传感器、PLC控制器等构成，温度传感器与控制器相连并通过PLC控制器控制加热装置。现有的茶叶提香机通过PLC控制器控制加热装置的输出功率以调节箱体内的温度，控制效果不好，箱体内温度波动较大。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种控制效果较好的茶叶提香机。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:茶叶提香机，包括箱体、设置在箱体上并与其内部连通的进风口和排湿口以及设置在箱体内的加热装置和温度感应器；该提香机还包括设置在箱体上的模糊PID控制器，所述加热装置和温度感应器分别与模糊PID控制器电连接；所述模糊PID控制器包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。
[0006]进一步的是，所述模糊PID控制器根据温度感应器测得的箱体内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置的输出功率。
[0007]进一步的是，所述排湿口上设有调节装置，所述箱体内还设有可调节排湿口开度的湿度感应器；所述调节装置和湿度感应器分别与模糊PID控制器电连接。
[0008]进一步的是，所述模糊PID控制器根据湿度感应器测得的箱体内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置调节排湿口的开度。
[0009]本发明还提供了一种基于上述茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤:
[0010]a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器中；
[0011]b、通过温度感应器获取箱体内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ；
[0012]c、将温度偏差ei和温度偏差变化率e lC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中；
[0013]d、由PID控制器控制加热装置的输出功率；
[0014]e、当温度感应器检测到箱体内温度不等于设定温度时，重复a?d步骤。
[0015]进一步的是，所示温度控制方法还包括处于c步骤与d步骤之间的包括步骤；Cr步骤为将温度偏差ei输入到PID控制器中；上述a步骤中还预设有一个预设温度偏差值；b步骤还包括判断温度偏差ei与预设温度偏差值的大小，当温度偏差e i大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过c'步骤，当温度偏差ei小于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤。
[0016]进一步的是，根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置的输出功率。
[0017]进一步的是，所述湿度控制方法包括下列步骤:
[0018]A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值；
[0019]B、通过湿度感应器获取箱体内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ；
[0020]C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中；
[0021]D、由PID控制器控制调节装置调节排湿口的开度；
[0022]E、当湿度感应器检测到箱体内湿度不等于设定湿度时，重复A?D步骤。
[0023]进一步的是，所示湿度控制方法还包括处于C步骤与D步骤之间的包括C'步骤；Cr步骤为将湿度偏差e2输入到PID控制器中；上述A步骤中还预设有一个预设湿度偏差值；B步骤还包括判断湿度偏差e2与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e 2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差e2小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤。
[0024]进一步的是，根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置调节排湿口的开度。
[0025]本发明的有益效果是:通过模糊PID控制器对箱体内温度和湿度进行控制调节，结合了模糊控制和PID控制的优点，不仅满足了精确匹配控制的要求，同时控制系统稳定性好，使得箱体内的温度均匀恒定、湿度适宜，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
【附图说明】
[0026]图1是本发明中茶叶提香机的实施结构示意图；
[0027]图2是模糊PID温度控制的原理图；
[0028]图3是模糊PID湿度控制的原理图；
[0029]图中标记为:箱体1、进风口 11、排湿口 12、调节装置13、侧风道14、加热装置2、温度感应器3、模糊PID控制器4、湿度感应器5、风机6、旋转置物架7、驱动电机8。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0031]如图1所示，茶叶提香机，包括箱体1、设置在箱体I上并与其内部连通的进风口11和排湿口 12、设置在箱体I内的加热装置2和温度感应器3、设置在箱体I上的模糊PID控制器4 ;所述加热装置2和温度感应器3分别与模糊PID控制器4电连接；所述模糊PID控制器4包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。其中，温度感应器3用于实时检测箱体I内温度并反馈给模糊PID控制器4。结合图2所示，所述模糊PID控制器4根据温度感应器3测得的箱体I内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置2的输出功率。该提香机通过模糊化模块和PID控制器相结合的模糊PID控制器4对箱体I内的温度进行控制，提高了温度控制的精确性和稳定性，使得箱体内的温度均匀恒定，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
[0032]作为本发明的一种优选方案，再如图1所示，所述排湿口 12上设有可调节排湿口12开度的调节装置13，所述箱体I内还设有湿度感应器5 ;所述调节装置13和湿度感应器5分别与模糊PID控制器4电连接。调节装置13通过改变排湿口 12的开度以调节箱体I内的湿度，调节装置13通常为步进电机驱动的电动阀门或其他闸门。优选的，结合图3所示，所述模糊PID控制器4根据湿度感应器5测得的箱体I内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置13的开度。该提香机通过模糊化模块和PID控制器相结合的模糊PID控制器4对箱体I内的湿度进行控制，提高了湿度控制的精确性和稳定性，使得箱体内的湿度适宜，有益于提高茶叶加工的质量，有效满足了茶叶提香的需要，提高了茶叶的品质。
[0033]具体的，再如图1所示，该提香机还包括与模糊PID控制器4电连接的风机6 ;所述箱体I的侧壁内设置有侧风道14，所述风机6设置在侧风道14上；所述侧风道14的进口和出口分别与箱体I的内腔连通，进口设置在箱体I内侧壁的中间位置，出口为两个并分别设置在箱体I的底部和顶部内壁上；加热装置2通常包括两组分别设置在风机6上下两侧的箱体I侧壁上的加热管组，每组加热管组包括至少两根加热管。风机6和风道14使得箱体I内的空气可形成循环，提香效果较好。侧风道14可以是直接设置在箱体I内壁内部的通道，也可以是由设置在箱体I内壁上的夹层构成，还可以是由安装在箱体I内壁上的管道构成。分别位于风机6上下两侧的两组加热管组构成的加热装置2加热效果更好，布局更合理，热空气能够被及时吹入侧风道14中。考虑到热量本身有向上聚集的特性，为了使得加热装置2对箱体I内上部和下部的空气加热的温度一致，通常位于风机6上侧的加热管组中加热管的数量少于位于风机6下侧的加热管组中加热管的数量，加热管优选为远红外加热管。箱体I内通常还设有 用于检测循环空气流速的感应器，模糊PID控制器4通过检测到的循环空气流速控制风机6的转速，并根据循环空气流速和循环空气流速的变化率进一步修正加热装置2和调节装置13的控制量。
[0034]为了使得放置于不同区域的茶叶受热更加均匀，制得品质更高的茶叶，再如图1所示，该提香机还包括设置在箱体I内的旋转置物架7和驱动电机8 ;所述旋转置物架7包括竖直设置的转轴和至少两块上下间隔设置在转轴上的置物板；所述转轴和驱动电机8相连，所述驱动电机8与模糊PID控制器4电气连接。通过模糊PID控制器4制驱动电机8驱使旋转置物架7转动，进一步提高了该提香机的智能化程度。该提香机通常还包括用于直接控制的人机界面。人机界面通过已知的控制电路与模糊PID控制器4相连。
[0035]本发明还提供了一种基于上述茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤:
[0036]a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器4中；在模糊PID控制器4中预设一个预设温度偏差值；通常提香的时间也根据茶叶的种类、含水率和进料量进行确定；
[0037]b、通过温度感应器3获取箱体I内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ;判断温度偏差ei与预设温度偏差值的大小，当温度偏差e !大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过c'步骤，当温度偏差e/j、于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤；
[0038]C、将温度偏差θι和温度偏差变化率e lC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并将PID温控参数的修正值输入到PID控制器控制中；
[0039]c'、将温度偏差θι输入到PID控制器中；
[0040]d、由PID控制器控制加热装置2的输出功率；
[0041]e、当温度感应器3检测到箱体I内温度不等于设定温度(即温度感应器3获取到的箱体I内的温度值不等于a步骤中预设的温度值)时，重复a?d步骤。
[0042]通过上述温度控制方法进行提香的过程中，不仅提高了温度控制的精确性和稳定性，同时还可以减小模糊PID控制器4的稳态误差，控制效果更好。
[0043]优选的，根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置2的输出功率。
[0044]湿度控制方法包括下列步骤:
[0045]A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值和湿度偏差值；
[0046]B、通过湿度感应器5获取箱体I内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ;判断湿度偏差e2与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e 2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差％小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤；
[0047]C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并将PID湿控参数的修正值输入到PID控制器控制中；
[0048]Cr、将湿度偏差e2输入到PID控制器中；
[0049]D、由PID控制器控制调节装置13调节排湿口 12的开度；
[0050]E、当湿度感应器5检测到箱体I内湿度不等于设定湿度(即湿度感应器5获取到的箱体I内的湿度值不等于A步骤中预设的湿度值)时，重复A?D步骤。
[0051 ] 通过上述湿度控制方法进行提香的过程中，不仅提高了湿度控制的精确性和稳定性，同时还可以减小模糊PID控制器4的稳态误差，控制效果更好。
[0052]优选的，根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置13调节排湿口 12的开度。
【主权项】
1.茶叶提香机，包括箱体(I)、设置在箱体(I)上并与其内部连通的进风口(11)和排湿口(12)以及设置在箱体(I)内的加热装置(2)和温度感应器(3);其特征在于:还包括设置在箱体(I)上的模糊PID控制器(4)，所述加热装置(2)和温度感应器(3)分别与模糊PID控制器(4)电连接；所述模糊PID控制器(4)包括模糊化模块和PID控制器，所述模糊化模块包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。2.如权利要求1所述的茶叶提香机，其特征在于:所述模糊PID控制器(4)根据温度感应器(3)测得的箱体(I)内温度值计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率elC，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID温控参数的修正值，再由PID控制器控制加热装置⑵的输出功率。3.如权利要求1或2所述的茶叶提香机，其特征在于:所述排湿口(12)上设有可调节排湿口(12)开度的调节装置(13)，所述箱体(I)内还设有湿度感应器(5);所述调节装置(13)和湿度感应器(5)分别与模糊PID控制器(4)电连接。4.如权利要求3所述的茶叶提香机，其特征在于:所述模糊PID控制器(4)根据湿度感应器(5)测得的箱体(I)内湿度值计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c，并由模糊化模块进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID湿控参数的修正值，再由PID控制器控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度。5.基于权利要求3或4所述的茶叶提香机的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:包括温度控制方法和湿度控制方法；所述温度控制方法包括下列步骤: a、根据茶叶的种类、含水率和进料量确定茶叶提香的温度，并预设在模糊PID控制器(4)中； b、通过温度感应器(3)获取箱体(I)内的温度值，并与预设温度值比较，计算得出温度偏差ei和温度偏差变化率e lC ； c、将温度偏差ei和温度偏差变化率elC作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID温控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中； d、由PID控制器控制加热装置⑵的输出功率； e、当温度感应器(3)检测到箱体(I)内温度不等于设定温度时，重复a?d步骤。6.如权利要求5所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所示温度控制方法还包括处于C步骤与d步骤之间的包括C'步骤；C'步骤为将温度偏差ei输入到PID控制器中；上述a步骤中还预设有一个预设温度偏差值；b步骤还包括判断温度偏差^与预设温度偏差值的大小，当温度偏差ei大于预设温度偏差值时进入c步骤并跳过步骤，当温度偏差ei小于等于预设温度偏差值时跳过c步骤直接进入步骤。7.如权利要求5或6所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:根据温度控制方法多次试验后得到的各时段温控数据建立计算机温控程序，并将计算机温控程序植入计算机中，通过计算机控制加热装置(2)的输出功率。8.如权利要求5或6所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所述湿度控制方法包括下列步骤: A、在模糊PID控制系统中预设一个湿度值； B、通过湿度感应器(5)获取箱体(I)内的湿度值，并与预设湿度值比较，计算得出湿度偏差e2和湿度偏差变化率e 2c ； C、将湿度偏差e2和湿度偏差变化率e2c作为模糊化模块的输入进行模糊化，并基于大量经验数据建立规则库和数据库，然后经过模糊推理和去模糊化获得PID湿控参数的修正值，并输入到PID控制器控制中； D、由PID控制器控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度； E、当湿度感应器(5)检测到箱体(I)内湿度不等于设定湿度时，重复A?D步骤。9.如权利要求8所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:所示湿度控制方法还包括处于C步骤与D步骤之间的包括C'步骤；C'步骤为将湿度偏差e2输入到PID控制器中；上述A步骤中还预设有一个预设湿度偏差值；B步骤还包括判断湿度偏差％与预设湿度偏差值的大小，当湿度偏差e2大于预设湿度偏差值时进入C步骤并跳过C'步骤，当湿度偏差e2小于等于预设湿度偏差值时跳过C步骤直接进入C'步骤。10.如权利要求9所述的茶叶智能化控制提香模式，其特征在于:根据湿度控制方法多次试验后得到的各时段湿度控数据建立计算机湿控程序，并将计算机湿控程序植入计算机中，通过计算机控制调节装置(13)调节排湿口(12)的开度。
【专利摘要】本发明公开了一种控制效果较好的茶叶提香机及茶叶智能化控制提香模式。茶叶香机，包括箱体、加热装置、温湿度传感器和模糊PID控制器。所述控制模式基于上述茶叶提香机。所述的控制模式运用自适应模糊PID控制技术，结合提香工艺中茶叶物理化学变化的特性，通过智能控制算法建立控制数学模型，并植入提香机控制系统，再通过具体实验验证进行调整。该控制模式可实现对给定的茶叶加工，检测出其含水量、进料量，控制系统可自动计算并调整设备达到最佳的温度和湿度；或者可在控制界面上对提香机的工艺参数，包括温度、时间、排湿口开度等进行直接设定，也可在运行过程中对多段工艺参数进行修改。从而在保证制茶效果的基础上，实现茶叶提香的智能化。
【IPC分类】A23F3/06
【公开号】CN104904894
【申请号】CN201510388643
【发明人】谭和平, 徐海卫, 蒋丽, 曹江萍, 杨桩
【申请人】四川中测量仪科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月30日
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