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0前言
在我國茶道文化源遠流長、有悠久的歷史，伴隨著老百姓生活指數(shù)的提升 ，喝茶群體的提升，在我國精美茶加工制造業(yè)迅猛發(fā)展。小袋裝荼葉隨取隨時使用、方便使用、包裝精致被眾多顧客所鐘愛，慢慢變成茶產(chǎn)品的流行發(fā)展趨勢。小袋裝荼葉一般釆用智能全自動包裝機進行荼葉的制袋、定量稱重、荼葉添充、包裝密封性及斷開等工藝流程，荼葉的定量稱重精密度對炒茶公司經(jīng)濟收益具備立即危害，精準(zhǔn)、平穩(wěn)的定量稱重系統(tǒng)軟件可以使炒茶公司得到 最優(yōu)化的經(jīng)濟收益制茶葉包裝定量稱重一般釆用磁感應(yīng)震動送料設(shè)備開展荼葉送料，可是因為荼葉降落間距很大、荼葉分散化不勻及荼葉降落對重量傳感器沖擊性造成檢驗起伏，因此 茶包裝定量稱重系統(tǒng)軟件具備非線、時變、落后的特性，使荼葉定量分析禰重存有一定的出現(xiàn)偏差的原因。對于怎樣完成包裝全過程精準(zhǔn)秤重，專家學(xué)者們持續(xù)開展研究設(shè)計，參考文獻［2］對于給袋式包裝機稱重自動控制系統(tǒng)具備離散系統(tǒng)和時轉(zhuǎn)性特性，明確提出一種根據(jù)PLC的模糊PID控制方法，運用模糊不清標(biāo)準(zhǔn)以提高秤重自動控制系統(tǒng)的魯棒性和可靠性；參考文獻［3］為提升 全自動包裝機定量稱重的速率和線性度，明確提出一種以DSP為操縱關(guān)鍵和觸摸顯示屏為工業(yè)觸摸屏的定量稱重自動控制系統(tǒng)，提高了定量分析包裝的可信性和可靠性；參考文獻［4］運用RBF互聯(lián)網(wǎng)的自我學(xué)習(xí)工作能力和無盡靠近工作能力以尋找最優(yōu)化PID主要參數(shù)，設(shè)計方案RBF神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)PID控制對策。
控制器設(shè)計優(yōu)化算法對時轉(zhuǎn)性、離散系統(tǒng)、滯后效應(yīng)自動控制系統(tǒng)具備不錯的適應(yīng)能力，可是模糊不清標(biāo)準(zhǔn)和隸屬度函數(shù)的創(chuàng)建遭受設(shè)計方案工作人員的主觀危害很大，且該優(yōu)化算法無法清除靜態(tài)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差的原因，沒法立即的整定下最優(yōu)化的PID主要參數(shù)。根據(jù)此，文中明確提出釆用粒子群優(yōu)化算法對模糊PID中控制器設(shè)計論域開展提升，根據(jù)粒子群蟻群算法，求出比較精確的模糊論域后，再釆用模糊PID開展線上操縱，獲得的操縱曲線圖收斂性速率更快，魯棒性和抗干擾性更強，可以完成全自動包裝機對原材料的精準(zhǔn)、平穩(wěn)操縱，提高炒茶公司的經(jīng)濟收益。
1全自動包裝機定量稱重基本原理
茶葉包裝機的工作效能是炒茶公司生產(chǎn)制造關(guān)鍵指標(biāo)值之一，為提升 茶包裝高效率，釆用二級定量分析式秤重方法，即粗送料和精送料緊密結(jié)合的方法團。如圖所示1茶葉包裝機定量稱重流程表所顯示，系統(tǒng)軟件運作后設(shè)置荼葉定量稱重值，由控制板開展或運算得到 粗送料值（本系統(tǒng)軟件設(shè)置為統(tǒng)稱重值的90%）,茶葉包裝機粗送料設(shè)備依照控制板測算的粗送料值進行荼葉秤重粗送料工作中，重量傳感器載入荼葉粗送料具體值并傳送給控制板，控制板將粗送料具體值與秤重預(yù)設(shè)值做差計算獲得荼葉精給數(shù)值。茶葉包裝機精送料設(shè)備根據(jù)精送料值開展精送料工作中，重量傳感器即時檢驗送料荼葉凈重并與荼葉稱重預(yù)設(shè)值開展較為，若送料荼葉凈重做到預(yù)設(shè)值則開展倒料工作中，進行荼葉定量稱重段工作中；若料荼葉凈重未做到預(yù)設(shè)值，則分辨誤差是不是在容許誤差范疇內(nèi)，若誤差在該范疇內(nèi)則開展倒料工作中，若沒有出現(xiàn)偏差的原因范疇內(nèi)則再次開展精給量工作中，直到進行定量稱重段工作中。
由圖1得知，茶葉包裝機定量稱重全過程主要是根據(jù)精給料量的精密度操縱，完成對茶葉定量稱重的精準(zhǔn)操縱，因此 ，如何提高茶葉包裝機精給料量準(zhǔn)確性和可靠性是科學(xué)研究的根本所在。
2粒子群優(yōu)化算法
現(xiàn)階段，茶葉包裝機定量稱重自動控制系統(tǒng)多釆用PID控制，其構(gòu)造簡易、技術(shù)性完善，被廣泛運用于全過程自動控制系統(tǒng)。但茶葉包裝機定量稱重系統(tǒng)軟件遭受注落滯空時間久、落料對重量傳感器的沖擊性、料倉震動、茶葉尺寸不勻及外部影響等要素危害，傳統(tǒng)式PID沒法完成茶葉定量稱重的精準(zhǔn)操縱，危害炒茶公司的產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟收益。
3粒子群模糊PID定景秤重自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案
3.1操縱設(shè)計方案
為了更好地提升 茶葉包裝機秤重自動控制系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，一部分專家學(xué)者選用控制器設(shè)計優(yōu)化算法對PID控制器開展更新改造，其根據(jù)荼葉秤重的誤差及誤差彈性系數(shù)，運用模糊不清邏輯判斷工作能力即時調(diào)節(jié)PID控制器的三個主要參數(shù)，以提升 荼葉秤重自動控制系統(tǒng)的精密度和可靠性。可是，控制器設(shè)計中的量化分析因素、占比因素等主要參數(shù)是根據(jù)權(quán)威專家工作經(jīng)驗或過程管理專業(yè)知識設(shè)置的，具備一定的局限，造成 荼葉秤重抵達預(yù)設(shè)值的恒定速率比較慢，及其控制器設(shè)計內(nèi)不確定性因素太多，造成 沒法立即的整定下最優(yōu)化的PID主要參數(shù)；此外權(quán)威專家工作經(jīng)驗的主觀危害很大，危害荼葉稱重設(shè)備的實用性和可靠性。運用粒子群優(yōu)化算法對控制器設(shè)計的量化分析因素虬、K”和占比因素Ku開展大范疇尋優(yōu)，根據(jù)荼葉定量稱重預(yù)設(shè)值SP和即時取樣值PV的出現(xiàn)偏差的原因e(t)、出現(xiàn)偏差的原因彈性系數(shù)ec(t)完成模糊控制器的論域伸縮式，得到 最優(yōu)化PID主要參數(shù)。
3.2模糊PID控制系統(tǒng)設(shè)計
茶葉包裝機模糊PID定量稱重系統(tǒng)軟件釆用二鍵入三輸出構(gòu)造，以茶葉秤重出現(xiàn)偏差的原因e和出現(xiàn)偏差的原因變化量ec為鍵入，以PID三個增加量主要參數(shù)Kp、KPKd為輸出網(wǎng)。設(shè)置I/O的模糊不清非空子集均為｛NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB｝,表明｛負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中間，正大｝;根據(jù)茶葉包裝機定量分析PID控制調(diào)整工作經(jīng)驗，設(shè)計方案控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將全部操縱標(biāo)準(zhǔn)累加后獲得49條標(biāo)準(zhǔn)，梳理為荼葉定量稱重控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)表，如表1所顯示。
運用MATLAB手機軟件的FIS在線編輯器創(chuàng)建模糊控制器，設(shè)定控制板構(gòu)造、I/O主要參數(shù)的論域及隸屬度函數(shù)，并將所述的49條茶葉定量稱重控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以IF…AND-THEN-啲文件格式鍵入到RulesEditorft,進行后能夠運用SurfaceViewer頁面查詢?nèi)S標(biāo)準(zhǔn)主視圖。
3.3粒子群提升模糊PID主要參數(shù)
荼葉定量稱重系統(tǒng)軟件期待有著快速響應(yīng)和穩(wěn)定出現(xiàn)偏差的原因調(diào)整，為防止借助工作經(jīng)驗設(shè)置的K。、K”、K主要參數(shù)存有片面性和可變性，造成 沒法完成迅速平穩(wěn)的荼葉定量稱重。運用粒子群優(yōu)化算法高效率的并行處理全局搜索和迅速收斂性的優(yōu)點，在MATLABWorkspace內(nèi)對K,、Kec,瓦主要參數(shù)開展提升，提升后將主要參數(shù)導(dǎo)到Simulinkft開展模擬仿真。
4粒子群模糊PID定量稱重系統(tǒng)軟件模擬仿真
4.1茶葉包裝機定量稱重系統(tǒng)軟件實體模型創(chuàng)建
因為茶葉包裝機秤重自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案要素較多，麻煩選用原理分析方法獲得系統(tǒng)軟件數(shù)學(xué)分析模型，選用實體模型識別法相對性容易，以茶葉秤重料倉為研究對象、電磁振動器電流量為鍵入數(shù)據(jù)信號、精確測量料倉凈重為輸出數(shù)據(jù)信號図。最先構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)WINCCOPC與MATLABSimulinkOPC創(chuàng)建通信，將Simulink造成的M編碼序列識別數(shù)據(jù)信號經(jīng)OPC通信傳送到WINCC系統(tǒng)軟件，WINCC與STEP7開展數(shù)據(jù)傳輸，STEP7內(nèi)鍵入數(shù)據(jù)信號測量范圍變換為0-27648,S7-200PLC將操縱數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換到4?50mA電流量脈沖信號調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角以更改電磁振動器中磁鐵線圈的電流量，從而調(diào)節(jié)精送料設(shè)備的震動力度，完成荼葉給料量調(diào)整；重量傳感器檢驗茶葉凈重并輸出4?50mA電流量脈沖信號到S7-200PLC,AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)WINCC傳送到MATLAB內(nèi)做為識別輸出數(shù)據(jù)信號。
5試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
為認(rèn)證粒子群模糊PID控制系統(tǒng)的實效性和可行性分析，以正山小種小包荼葉為目標(biāo)開展包裝試驗認(rèn)證，設(shè)置每袋荼葉重量為12g,包裝速率為45包/min,由試驗數(shù)據(jù)信息得知，根據(jù)粒子群模糊PID定量稱重下荼葉凈重數(shù)值(12±0.132)g包裝秤重精密度出現(xiàn)偏差的原因約為1.08%,試驗說明：該控制系統(tǒng)可以合理提升 荼葉定量稱重的精準(zhǔn)度，可以提高炒茶公司經(jīng)濟收益。

6總結(jié)
對茶葉包裝機定量稱重自動控制系統(tǒng)開展科學(xué)研究，也是提升 炒茶公司經(jīng)濟收益的一種方式，對于現(xiàn)階段荼葉定量稱重操縱的時變、非線、滯后效應(yīng)，傳統(tǒng)式操縱難以達到精密度穩(wěn)的定量稱重的難題，文中運用粒子群優(yōu)化算法跟蹤提升模糊控制器的量化分析因素和占比因素主要參數(shù)，減弱借助工作經(jīng)驗設(shè)定主要參數(shù)的主觀和片面性影響，以提高模糊PID操縱的響應(yīng)時間和魯棒性。運用OPC通信技術(shù)釆集當(dāng)場茶葉定量稱重系統(tǒng)軟件I/O數(shù)據(jù)信號，進行自動控制系統(tǒng)實體模型識別；在MATLAB模擬仿真軟件的基本上，對粒子群模糊PID控制板和模糊PID操縱開展模擬仿真比照，結(jié)果顯示：粒子群模糊PID控制系統(tǒng)具備收斂性速度更快、魯棒性強及線性度高的優(yōu)點，可以提升 茶葉定量稱重精密度，為茶制造企業(yè)提高經(jīng)濟收益出示效仿。

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