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《浙江大学》 2002年
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啤酒生产过程的全自动化控制及其应用研究

张光新  
【摘要】: 啤酒生产是我国的一个传统产业,随着国民经济的发展和人民生活的改善,我国啤酒工业也得到空前发展,近20年间,我国的啤酒产量已增长了30多倍,为国民经济建设发挥了非常重要的作用。尽管如此,我国的啤酒生产工业目前还存在许多不尽如人意的地方。由于啤酒生产的工艺复杂,目前我国大多数啤酒生产企业技术装备落后,自动化程度低,产品质量不稳定。如何提高啤酒生产的综合自动化水平,增强我国啤酒产业的综合实力和国际竞争力是一个刻不容缓的研究课题。为此,本文以啤酒生产过程为工程背景,对啤酒生产过程的综合自动化及其应用技术进行研究,这对利用高新技术提升传统产业的综合技术水平具有重大的现实意义。 本文的主要工作和创新点在于: ·基于啤酒的生产工艺和控制要求,首先对以啤酒发酵温度为代表的一类大时滞、时变不确定对象的控制问题进行了研究,这是啤酒生产过程中的控制难点,也是控制的核心问题之一。本文先对常规PID反馈控制、预估控制的鲁棒稳定性问题进行了系统的研究和分析,文中提出的基于回路成形思想的PID控制器设计方法、2-DOF预估控制方法以及Smith预估控制系统的鲁棒稳定摄动区间的判定方法具有良好的实用价值。 ·由于在实际应用过程中发现,要获取啤酒发酵温度对象的精确模型还存在理论上和工艺上的限制。因此,采用单一的控制模式或者基于模型的控制策略实现发酵温度的精确控制很难,文中首次提出的M—PID控制技术突破了单一的控制模式,完全不依赖于数学模型,对大时滞、时变对象的控制表现出了很强的鲁棒性,并具有理想的控制品质。目前,M—PID控制已在实际的啤酒生产过程计算机控制系统中取得了非常成功的应用, 摘 要 控制精度达到士0.3℃以内,这对提高啤酒质量、提升啤酒产业的综合自动 化水平具有重要的意义。。 ·针对糊化锅、糖化锅等温度控制对象的特点和要求,本文提出的复 合PID控制技术有效地解诀了糖化过程温度控制的超调与随动跟踪性的问 题,并己转化为实际应用,控制绝对误差小于士0.3℃,响应曲线与设定曲 线之间几乎不存在滞后。 ·导致发酵罐温度控制困难的另一个主要原因就是发酵温度的精确测 量问题。由于发酵温度的变化区间小(一般为一l~15oC范围内)、测温现 场结露严重,采用普通铂电阻的测温误差大且结露会引起性能不稳定,为 此我们专门开发了用干啤酒发酵温度精确测量的SBWJ型啤酒温度变送器, 该变送器具有测量精度高、稳定性好、寿命长并能有效地防止保护套管内 结露的影响,为实现啤酒生产过程全自动化控制解决了发酵温度精确测量 的一个难题。该变送器自研制成功以来,己成功应用了 1000余台,并于 2000年 3月获得国家发明专利(ZL 97105253.0)。 ·针对啤酒生产的测控要求,独立开发了具有自主知识产权的多种专 业的监控软件平台,满足了啤酒生产过程计算机控制的所有特殊要求,所 有监控软件均己在现场都获得非常成功的应用。 根据以上研究成果,目前己成功开发了多种形式的啤酒生产过程的计 算机测控管理系统,该系统集自动控制技术、信息管理技术、网络技术于 一体,选用目前先进的技术装备,具有自动化程度高、工艺调整和优化灵 活、功能完善等特点,能满足啤酒生产过程的各种特殊要求。啤酒生产过 程的全自动化控制系统的成功开发和应用,将对以高新技术来提升啤酒产 业整体技术水平起到示范和带动作用[“’川u]。 迄今为止,各种啤酒生产过程的计算机测控管理系统己推广应用近2() 套,取得了巨大的社会效益和经济效益。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP29

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【引证文献】
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1 郑松;啤酒生产过程优化和综合自动化若干关键技术研究[D];浙江大学;2008年
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4 李堤;基于工业以太网的啤酒生产控制系统开发与啤酒发酵设定温度的优化[D];浙江大学;2007年
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【参考文献】
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【共引文献】
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6 李冬生;方一鸣;李建雄;邓立广;;水泥回转窑温度系统多变量解耦Fuzzy-Smith预估控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 曾喆昭;;基于神经元PID最优控制的汽轮机调速系统研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
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1 吴丽娟;DMC-PID串级控制算法[J];鞍山钢铁学院学报;2000年02期
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1 韩盼盼;模糊自整定PID控制器的研究与设计[D];河北工业大学;2011年
2 王新亭;电子称重式水果分选机微机测控系统的研究[D];中国农业大学;2003年
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6 厉燕新;ARMA模型在两相流检测中的应用研究[D];浙江大学;2004年
7 曾军;神经网络PID控制器的研究及仿真[D];湖南大学;2004年
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10 王忠福;高精度称重变送器设计[D];大连理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 张宇锋;;用运筹学方法建模优化麦汁生产工艺配方[J];啤酒科技;2012年03期
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1 蔡文;水果动态称重与自动分选控制系统研究与开发[D];浙江大学;2011年
2 裴育朴;基于ANSYS的弹药引信盒封接过程的优化[D];西安工业大学;2011年
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【二级参考文献】
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6 林喆;重庆啤酒二股东“血统”面临变化[N];中国证券报;2008年
7 记者 俞永均;市领导会见邓明潇一行[N];宁波日报;2011年
8 记者 辰雨;青岛啤酒实施华南新布局[N];中国证券报;2004年
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7 许联锋;水气两相流动的数字图像测量方法及应用研究[D];西安理工大学;2004年
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9 时艳香;区域地球化学单元的概念、方法与应用研究[D];吉林大学;2006年
10 裴辉儒;资源环境价值评估与核算问题研究[D];厦门大学;2007年
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3 狄俊亮;啤酒生产过程综合自动化技术若干关键问题研究[D];浙江大学;2011年
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5 郝灵珍;啤酒生产过程中淀粉酶系变化动态、淀粉酶系及蛋白酶系对糖化产物影响的研究[D];中国海洋大学;2012年
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10 曹吉花;基于PLC的啤酒生产过程控制研究与实现[D];合肥工业大学;2009年
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