專利名稱：冰淇淋老化機溫度控制裝置的制作方法
技術領域：
一種PID應用的溫度控制系統。
背景技術：
冰淇淋的生產包括殺菌、均質、老化等過程，其中溫度是影響工藝質量的重要參數。在高溫殺菌時，要求冰淇淋混合料在殺菌缸內用夾套蒸汽加熱至78°C，保溫30分鐘進行殺菌，如果溫度過高易使產品產生蒸煮味和焦味。在均質時，溫度要控制在65 70°C，否則會影響均質的效果，導致冰淇淋產品組織細膩程度不夠。在老化時，要求溫度控制在2 4°C，一般需要4 24小時，如果低于這個溫度范圍，則會影響脂肪蛋白質和穩定劑的水合作用。現在冰淇淋均質老化機上應用的多為傳統的PID控制，PID能控制基本的線性系統， 結構簡單，穩態精度高，但是對于非線性、時變、不確定因素多的復雜過程，例如溫度控制系統，效果就不能令人滿意。而模糊控制不依賴準確的數學模型，響應速度快，魯棒性能好，動態性能比PID好，但是穩態性能不如PID [1]。根據模糊控制和PID控制各自的優點，提出了對溫度進行分段控制的方法，即在溫差很大的時候用開關量控制，在溫差處于中段時，運用模糊控制方法，提高系統響應速度，在溫差較小時，運用PID控制方法，使得系統具有很好的穩態精度。
發明內容
本發明就是針對上述問題，提供一種穩態精度高和模糊控制的動態性能好、魯棒性強的溫度控制器。為實現上述目的，本實驗新型采用如下技術方案，本實驗新型硬件部分包括溫度檢測電路，制冷驅動電路，制熱驅動電路，單片機控制電路。軟件部分包括按鍵檢測程序、 數碼管顯示程序、步進電機驅動程序、溫度檢測程序、PID算法程序和模糊控制算法程序； 冰淇淋均質老化機中既有制熱系統，也有制冷系統。然而制冷和制熱系統不能頻繁切換啟動，因此在調溫和保溫的過程中，只能使用其中的一個；結合均質老化機溫度控制的實際要求，采用分段控制的方法將模糊控制和PID控制相結合。本發明的有益效果是，控制系統的響應速度和穩態精度都得到了提高。
下面結合附圖對本發明進一步說明圖1系統硬件結構圖。圖2主程序流程圖。
具體實施例方式冰淇淋均質老化機中即有制熱系統，也有制冷系統。然而制冷和制熱系統不能頻繁切換啟動，因此在調溫和保溫的過程中，只能使用其中的一個。結合均質老化機溫度控制的實際要求，采用分段控制的方法將模糊控制和PID控制相結合。本實驗新型硬件部分包括溫度檢測電路，制冷驅動電路，制熱驅動電路，單片機控制電路。軟件部分包括按鍵檢測程序、數碼管顯示程序、步進電機驅動程序、溫度檢測程序、 PID算法程序和模糊控制算法程序；冰淇淋均質老化機中既有制熱系統，也有制冷系統。然而制冷和制熱系統不能頻繁切換啟動，因此在調溫和保溫的過程中，只能使用其中的一個； 結合均質老化機溫度控制的實際要求，采用分段控制的方法將模糊控制和PID控制相結在溫度檢測電路中，選用PT100作為溫度傳感器，輸出標準電壓信號，經LM331壓頻轉換，接入單片機Tl端口 ；在制熱驅動電路中，采用交流調功電路對加熱器的功率進行調整；在制冷驅動電路中，通過調節電子膨脹閥的閥門開度來調節制冷功率，電子膨脹閥閥門開度由步進電機控制；單片機控制器賽電路輸出連接鍵盤電路和四位數碼管顯示驅動電路。在圖2中，控制系統開始后，先進行初始化，然后依次進行溫度檢測即顯示，鍵盤檢測處理，算法執行周期，控制算法；溫度采樣每IS—次，并對采樣值進行滑步濾波處理， 經數碼管顯示；算法執行周期設為30S，即每隔30S執行一次控制算法；制熱時采用模糊 PID并行控制算法，制冷時則只采用PID控制算法；由溫度給定值R判斷保持溫度階段時使用的是制冷還是制熱系統。
權利要求
1.冰淇淋老化機溫度控制裝置，硬件部分包括溫度檢測電路，制冷驅動電路，制熱驅動電路，單片機控制電路。軟件部分包括按鍵檢測程序、數碼管顯示程序、步進電機驅動程序、 溫度檢測程序、PID算法程序和模糊控制算法程序；其特征在于冰淇淋均質老化機中既有制熱系統，也有制冷系統。然而制冷和制熱系統不能頻繁切換啟動，因此在調溫和保溫的過程中，只能使用其中的一個；結合均質老化機溫度控制的實際要求，采用分段控制的方法將模糊控制和PID控制相結合。
2.根據權利要求1所述冰淇淋老化機溫度控制裝置，其特征在于溫度檢測電路中，選用PTlOO作為溫度傳感器，輸出標準電壓信號，LM331壓頻轉換，接入單片機Tl端口 ；在制熱驅動電路中，采用交流調功電路對加熱器的功率進行調整；在制冷驅動電路中，通過調節電子膨脹閥的閥門開度來調節制冷功率，電子膨脹閥閥門開度由步進電機控制；單片機控制器賽電路輸出連接鍵盤電路和四位數碼管顯示驅動電路。
3.根據權利要求1所述冰淇淋老化機溫度控制裝置，其特征在于控制系統開始后，先進行初始化，然后依次進行溫度檢測即顯示，鍵盤檢測處理，算法執行周期，控制算法；溫度采樣每IS 一次，并對采樣值進行滑步濾波處理，經數碼管顯示；算法執行周期設為30S，即每隔30S執行一次控制算法；制熱時采用模糊PID并行控制算法，制冷時則只采用PID控制算法；由溫度給定值R判斷保持溫度階段時使用的是制冷還是制熱系統。
全文摘要
一種PID應用的冰淇淋老化機溫度控制裝置。提供一種穩態精度高和模糊控制的動態性能好、魯棒性強的溫度控制器。本實驗新型硬件部分包括溫度檢測電路，制冷驅動電路，制熱驅動電路，單片機控制電路。軟件部分包括按鍵檢測程序、數碼管顯示程序、步進電機驅動程序、溫度檢測程序、PID算法程序和模糊控制算法程序。冰淇淋均質老化機中既有制熱系統，也有制冷系統。然而制冷和制熱系統不能頻繁切換啟動，因此在調溫和保溫的過程中，只能使用其中的一個。結合均質老化機溫度控制的實際要求，采用分段控制的方法將模糊控制和PID控制相結合。
文檔編號G05D23/20GK102440325SQ201010507889
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者何影 申請人:何影