基于Smith-模糊PID的茶叶揉捻压力控制系统设计

作     者：方静 何宇驰 熊爱华 艾施荣 陈永乐 黄俊仕 

作者机构：江西农业大学工学院江西南昌330045 江西农业大学软件学院江西南昌330045 

出 版 物：《南方农机》 (South Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第4期

页      面：16-20,35页

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：江西省教育厅科学技术研究重点项目“自动化茶叶揉捻机关键技术研究”(GJJ200402) 

主　　题：Smith-模糊PID 茶叶揉捻 闭环控制 压力控制系统 MATLAB 

摘      要：【目的】解决传统茶叶揉捻机自动化水平低、揉捻压力全凭手感、茶叶成条率不稳定、茶叶破碎率和叶组织细胞破损率高等问题,减轻工人劳动强度,提高茶叶品质的稳定性。【方法】课题组通过对茶叶揉捻机的揉捻压力进行分析,提出了基于STM32单片机,应用Smith-模糊PID控制算法和PWM压力闭环控制的方法,实现茶叶揉捻机在揉捻、加压过程中揉捻压力恒定并可调,使揉捻压力和时间达到茶叶制作的标准。【结果】采用MATLAB分别进行PID、Smith-PID和Smith-模糊PID算法的仿真实验,比较分析3种控制算法下的实验结果可知,Smith-模糊PID控制下的系统超调量和稳态误差最小,并且响应速度最快,调节时间最短,具有更好的抗干扰性能。【结论】通过样机的实际应用与压力数据的测试,茶叶揉捻机压力控制系统超调量最大值为7%、压力误差最大值不超过20 N,基本上满足茶叶生产要求,可大大提高生产效率。