炒茶机温度模糊控制方法研究

于志宏

（衡水职业技术学院，河北 衡水 053000）

在炒茶生产中，杀青、微波、炒干和烘干工艺过程都直接和温度控制有关。其中杀青工艺是生产线中决定茶叶品质最重要的工艺过程，而影响杀青工艺品质最关键的因素是生产线中的温度控制。炒茶机的温度具有非线性、复杂、时滞性，难以建立精确的数学模型等特点，并且在炒茶过程中，鲜叶流量和设备运行速度等参数都会影响温度的稳定性。

工业上常用的温度控制方法有PID 控制、模糊控制等。但对于被控对象存在非线性、时滞等特点的情况，PID 控制方法会使系统性能明显变差。模糊smith 控制方法适用于大时滞系统，但在实际应用中，传统的Smith 预估控制器的形成是靠精确的数学模型得到的，当实际对象与估计得到的模型有误差时，控制系统稳定性下降，抗干扰能力差，因此很难达到理想控制效果。

针对炒茶机的温度特性，将PID 控制器与模糊Smith 预估控制器合二为一，取长补短，使控制系统既具有PID 控制的优点-精度高，又具有模糊Smith 预估控制器的优点-适应性强，且模糊控制灵活，使系统控制品质有明显改善。

1 PID 控制器

PID 控制器是一种比例、积分和微分并联控制器，PID 控制器的数学模型可以用下式表示。

式中：e(t)是控制器输入函数，即给定量与反馈量的偏差；u(t)是控制器输出函数；Kp是比例系数；TI是积分时间常数；TD 是微分时间常数。

2 模糊Smith 预估器

传统的Smith 预估器对数学模型参数的误差的敏感性较高，对其进行性能改进，形成模糊Smith 预估器，模糊Smith 预估器的控制方法与传统Smith 控制方法的最大区别是，其主要反馈环节的传递函数是一阶惯性环节，而非比例环节。……