一种黄酒发酵过程的智能温度控制方法及装置

涉及发酵领域，具体涉及黄酒发酵。

背景技术：

1、黄酒起源于中国，是我国的民族特产，有着悠久的酿造历史，被誉为“国酒”，文化底蕴非常深厚，与啤酒、葡萄洒一起被称作“世界三大古洒。在中华文化历史长河中，黄酒有着举足轻重的地位，是中华民族当之无愧的国粹。作为我国特有的酒种，黄洒的主要产地和消费地区都在国内，也有些销往日本、韩国等多个海外地区。近年来，随着经济的快速发展和生活水平的不断提高，黄酒行业有了飞速的发展，而且保持着较快的发展势头，在国内市场有着很大的发展空间，黄酒产业必将得到大力发展。

2、在黄酒行业生产和发展规模急需扩大的需求下，与啤酒、白酒等其他酒类相比，黄酒行业依然存在着不小的差距，主要体现在保证黄酒的口感以及提高黄酒生产的自动化程度，这是保证黄酒产品质量及降低生产成本所面临的关键问题，黄酒行业中普遍存在的问题主要集中在以下方面：

3、(1)发酵过程缺少准确的机理来进行描述，导致产品质量难以控制。黄酒的发酵过程是多种微生物共同作用形成的，这种复杂多样的生化反应使得黄酒的发酵控制难度加大。而部分黄酒企业处于传统手工作业的模式，凭借生产者的经验来判断发酵程度，研无法明确给出相关因素(比如发酵菌种、周围环境、发酵温度、湿度、ph值等)在发酵过程中的作用，在此情况下，对发酵过程建立准确的数学模型比较困难，因此导致产品质量难以保证。

4、(2)机械化、自动化生产技术水平偏低。目前，部分的黄酒企业在朝着机械化、自动化生产的方向发展，但总体还处于手工作坊的生产模式，并未形成综合生产与检测的控制系统，尤其是关键工艺仍旧以传统的手工操作方式为主。黄酒发酵过程的关键参数需要人工预判和控制，耗费大量的人力、物力和时间，使产量难以提升，质量难以保证，这就催生了黄酒发酵的机械化和智能化大罐生产工艺。

5、黄酒的机械化大罐生产具有机械化程度高、占地面积少等优点，被越来越多的大中型企业所采用，同时它也具有非线性、时滞性等缺点，传统控制方法显然无法满足控制要求，这就对发酵控制系统提出了更高的要求。在保持黄酒口味和质量、继承和发扬传统发酵工艺的基础上，充分应用当前的自动化技术、信息技术、管理科学等先进技术，实现集控制、优化、管理于一体的综合生产自动化模式，优化生产过程，形成黄酒生产的智能控制体系，加大黄酒自动化生产技术的研究力度，加快黄酒自动化生产进程，把黄酒的生产技术水平提高到一个新的层次，增大黄酒产量来满足市场需求，有着重大的意义。

6、国外对于发酵控制的研究相比国内要早，不论在发酵工艺还是相应的设备都要优于国内，他们研究的控制系统有着更好的稳定性，且在自动化程度、系统精度和安全性能等方面都比国内的相关研究更好。

7、denac发酵过程中使用加入了p1d算法的自动控制系统，并将多种算法揉合在一起，能够使系统稳态误差降低；murnleitner将预测控制与模糊控制相结合对发酵过程进行控制。peter holubar等人对采集甲烷的发酵罐进行控制，同时对甲烷采集的实时数据建立模型，结合神经模糊算法进行了可靠的控制。

8、德国贝朗公司研发的发酵罐采用柜式集成自动化关联控制系统，其优点是能达到对发酵总体要求进行自动化多级参数关联调节。发酵控制过程中，通过调节精度和范围，能够使温度、ph等相关参数在自动关联时出现较大的误差，从而使整个发酵过程优化，有效控制了发酵。

9、odetunj等人在发酵过程变量的自动控制中引入模糊算法，结合过程变量设计了模糊控制器，通过模拟仿真得到相关参数的变化情况，进而优化系统相关参数，提高系统的控制效率，减少成本投入。guerreiro研发了一个专为乙醇发酵的专家系统，理论计算得到的结果与实际测量值之间的差异很小，被证明具有非常高的可靠性。jayati等人在mond方程的基础上对发酵过程进行改进，引入遗传算法，使产量大大提高，同时使得蛋白酶的生产更为有效。陈玉凡等人在研究酵母发酵过程的控制中，对温度进行研究，基于人工智能算法建立的人工神经网络动态模型，实现了温度的智能控制，被证明有着良好的控制效果。

10、但是常规pid控制对于具有准确数学模型的控制系统效果很好，而对复杂的非线性系统的控制效果不太理想，如发酵罐温度的调节，导致控制精度不高且波动较大、每一批黄酒的口感都不尽相同。

技术实现思路

1、为解决现有技术中常规pid控制对于具有准确数学模型的控制系统效果很好，而对复杂的非线性系统的控制效果不太理想，如发酵罐温度的调节，导致控制精度不高切波动较大、每一批黄酒的口感都不尽相同的问题，本发明提供的技术方案为：

2、一种黄酒发酵过程的智能温度控制方法，所述方法包括：

3、根据当前黄酒发酵温度，基于模糊算法调整pid控制器的输出信号，根据所述输出信号对所述黄酒发酵温度进行调整。

4、进一步，提供一个优选实施方式，所述调整pid控制器的输出信号的方法具体为：

5、将当前温度作为模糊输入、所述pid控制器的上一次的输出信号作为输出，构建模糊算法模型，根据所述输入和输出的误差向所述pid控制器发送控制参数，所述pid控制器根据所述控制参数生成对应的控制信号。

6、进一步，提供一个优选实施方式，所述发送控制参数的具体方法具体为：将所述输入和输出的误差进行模糊化、模糊推理和解模糊，根据所述解模糊的结果，想所述pid控制器发动控制参数。

7、进一步，提供一个优选实施方式，所述发送控制参数的方法还包括：将所述当前黄酒发酵温度直接进行模糊化的步骤，所述直接进行模糊化的步骤与所述将输入和输出的误差进行模糊化的步骤同时进行。

8、进一步，提供一个优选实施方式，所述生成对应控制信号的过程还包括：将所述给定温度和所述输入和输出的误差作为输入信号，直接输入所述pid控制器的步骤，所述pid控制器根据所述所述输入信号与所述控制参数，生成对应的控制信号。

9、进一步，提供一个优选实施方式，所述温度传感器根据传递函数模型对采集到的温度进行处理，得到的结果作为当前黄酒发酵温度。

10、进一步，提供一个优选实施方式，所述传递函数模型为：

11、

12、g(s)表示系统的开环传递函数，k表示增益系数，t表示之后时间，e表稳态误差，s表示直流分量，t,表示时间常数，s表示s趋于0，p指的是极点。

13、基于同一发明构思，本发明还提供了一种黄酒发酵过程的智能温度控制装置，所述装置包括：

14、用于根据当前黄酒发酵温度，基于模糊算法调整pid控制器的输出信号，根据所述输出信号对所述黄酒发酵温度进行调整的模块。

15、基于同一发明构思，本发明还提供了计算机储存介质，用于储存计算机程序，所述计算机程序用于被计算机读取，使所述计算机执行所述的一种黄酒发酵过程的智能温度控制方法。

16、基于同一发明构思，本发明还提供了计算机，包括处理器和储存介质，所述储存介质用于储存计算机程序，所述计算机程序用于被处理器读取，使所述计算机执行所述的一种黄酒发酵过程的智能温度控制方法。

17、与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

18、本发明提供的一种黄酒发酵过程的智能温度控制方法，对于复杂的非线性系统的控制效果更加出色，如发酵罐温度的调节，控制精度高，达到波动更小、使得经过该方法监控发酵的黄酒，每一批的口感相差无几。

19、适合应用于黄酒的生产工作中。