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啤酒糖化温度复式最优控制的应用研究
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2009-08-28
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啤酒糖化温度对象具有大惯性滞后，而且工艺要求其控制要快速跟踪工艺设定曲线
且无超调，常规PID 算法显然难以满足这些需求。将预测控制与Bang-Bang 控制相结合的复式最优控制应用到该过程中。仿真结果表明，该控制方法与常规PID 控制和单纯动态矩阵控制相比既具有较快的随动跟踪性能和较高的精度又无超调，而且在抗扰动性能上优于PID 控制，还可以在满足工艺要求的同时缩短糖化时间。
关键词：啤酒糖化温度；预测控制；Bang-Bang 控制；复式最优控制
啤酒的糖化过程是啤酒生产过程中的关键工序。糖化过程的温度控制影响着麦芽的分解
程度，其工艺指标控制的优劣，对啤酒质量的稳定性、口感等指标起着决定性的作用[1]。糖化过程是温度分段阶跃升高的过程[2]。糖化锅容积大（大都50立方以上），温度对象具有较大的惯性滞后。糖化过程是间歇式过程，工艺要求糖化温度必须无超调地快速跟踪工艺设定温度曲线。目前对糖化温度的控制多采用PID控制算法或与PID相关的改进的控制算法[3~5]。但是由于PID控制本身的特点，难以取得理想的控制效果[6]。尤其是在蛋白休止和并醪阶段，温度控制精度要求在±0.3℃。本文根据糖化温度控制的特殊要求和工艺特性提出了一种预测控制算法和Bang-Bang控制相结合的复式最优控制算法。
且无超调，常规PID 算法显然难以满足这些需求。将预测控制与Bang-Bang 控制相结合的复式最优控制应用到该过程中。仿真结果表明，该控制方法与常规PID 控制和单纯动态矩阵控制相比既具有较快的随动跟踪性能和较高的精度又无超调，而且在抗扰动性能上优于PID 控制，还可以在满足工艺要求的同时缩短糖化时间。
关键词：啤酒糖化温度；预测控制；Bang-Bang 控制；复式最优控制
啤酒的糖化过程是啤酒生产过程中的关键工序。糖化过程的温度控制影响着麦芽的分解
程度，其工艺指标控制的优劣，对啤酒质量的稳定性、口感等指标起着决定性的作用[1]。糖化过程是温度分段阶跃升高的过程[2]。糖化锅容积大（大都50立方以上），温度对象具有较大的惯性滞后。糖化过程是间歇式过程，工艺要求糖化温度必须无超调地快速跟踪工艺设定温度曲线。目前对糖化温度的控制多采用PID控制算法或与PID相关的改进的控制算法[3~5]。但是由于PID控制本身的特点，难以取得理想的控制效果[6]。尤其是在蛋白休止和并醪阶段，温度控制精度要求在±0.3℃。本文根据糖化温度控制的特殊要求和工艺特性提出了一种预测控制算法和Bang-Bang控制相结合的复式最优控制算法。
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