模糊PID控制在葡萄酒發酵過程中的應用

張津 煙臺張裕集團有限公司

在葡萄酒的發酵過程中，溫度對葡萄酒的質量起著至關重要的影響，溫度過高或過低都會對葡萄酒的質量產生不良的影響，所以在葡萄酒的釀造過程中十分重視溫度的變化，只有實時的控制好溫度，才能保證發酵的順利進行，從而保證葡萄酒的質量。在對比實驗中，要用溫度計實時的監控葡萄酒發酵過程中的溫度變化，在溫度過高或者溫度過低時利用冷水和熱水進行調解溫度，使溫度達到要求。

1 溫度的控制模式

在葡萄酒發酵過程中，對溫度的控制主要采用冷熱水來控制，當溫度達到一定值時，會有報警裝置及時提醒。

1.1 冷水閥門控制

當葡萄酒發酵過程中溫度過高時，報警裝置會及時提醒，然后會打開冷水閥門，灌入冷水進行降溫。

1.2 熱水閥門控制

當葡萄酒發酵過程中溫度太低時，報警裝置會及時提醒，然后會打開熱水閥門，灌入熱水進行加溫。

1.3 手動和自動模式的切換

在葡萄酒的發酵過程中，工程師可以通過電腦鼠標對手動模式和自動模式進行及時的切換，切換以后可由人工智能系統對閥門進行控制，從而達到快速，準確控制的目的，節省了人力。

1.4 溫度報警

在葡萄酒發酵過程中溫度沒有超出一定范圍是報警裝置才會啟動工作，在這個范圍內，當發酵過程中的溫度過低或者過高時，報警裝置就會及時發出警報，有效避免了因溫度變化而引起的一系列問題。

2 發酵過程中溫度的傳遞

葡萄酒的發酵過程會產生大量的熱，這些熱我們稱之為發酵熱，葡萄酒發酵過程中產生熱量的變化就是因為發酵熱的多少變化引起的，當發酵熱匯集到一定程度時，發酵罐內的溫度就會急劇上升，當溫度達到一定值時我們就需要通過冷水來控制發酵溫度，是發酵溫度達到正常范圍。但是發酵溫度控制有滯后性，因此我們采用最后的溫度。

3 比較常規PID算法和模糊PID算法

3.1 常規PID算法

常規PID算法中萄酒發酵過程主要受比例環節的控制，這個環節對整個系統的速度和誤差情況都產生影響，因此，常規PID算法沒辦法及時對發酵過程中的各種變化做出準確的反應，且它的反應過程據有滯后性，對整個生產發酵環節會產生一定的影響。

3.2 模糊PID算法

模糊PID算法可以實時的控制葡萄酒發酵過程中的溫度變化，當發酵過程中的溫度過高或者過低的時候，模糊PID算法會及時做出反應并將信號傳遞給指揮中心，反應十分迅速，現場的工作人員可以在第一時間得到數據并及時做出調整，保證整個生產發酵過程的順利進行。

3.3 常規PID控制和模糊PID控制的仿真

從實際試驗結果來看，模糊PID控制的表現要比常規PID控制的表現好，模糊PID控制彌補了常規PID控制出現的一些問題和不足，使常規PID控制系統的一個完善和補充，能及時地反映溫度變化并做出反應，對整個控制系統的性能都作了改善，處理效果要好，處理速度要快，跟隨性更強。

4 工程上的實施

葡萄酒的發酵是一項極其繁雜的過程，在這一過程中，需要完備的操作系統作為支撐。一套好的葡萄酒發酵系統，要包含微機操作站，控制站，現場監測儀和執行機構組成，微機操作站需要技術人員和工程師全程操作和指揮，這個環節是整個發酵過程的指導和技術環節，對整個發酵過程起著至關重要的作用，控制站要及時掌握發酵過程中的各項信息并做出準確判斷和指示，把每一個環節的生產過程都控制好，這樣才能保證葡萄酒發酵過程不出現任何意外狀況，現場監測儀要保證能順利工作，及時發現發酵過程中的任何問題并做出反應，執行機構要隨時做好應對突發狀況的準備，在任何情況下都要保持高度的工作自覺性。只有在這四個部分中分發揮作用的基礎之上，在能保證整個發酵過程的順利完成。

葡萄酒生產過程會遇到各種各樣的問題和狀況，這些狀況都要及時處理好才能保證葡萄酒的質量，現在很多葡萄酒生產地區的發酵罐區的自然條件都很差，在這樣的環境對葡萄酒發酵操作系統的要求提出了嚴峻的考驗，對儀表和控制器的要求都高出一般水平，只有這樣才能保證儀器儀表能夠正常工作，提高工作的安全性和穩定性。模糊PID控制系統經過重重監測和調試，確定在葡萄酒生產過程中能夠穩定運行，且它的安全性和抗干擾能力都能夠達到要求。此外，與傳統的PID控制系統相比，當發酵過程中出現異常情況時，它能迅速作出相應的反應并進行自動調整，且該系統的開發和操作都十分容易。

5 結語

通過對傳統的PID控制系統和模糊PID控制系統，在葡萄酒發酵過程中，模糊PID控制系統相較于傳統的PID控制系統更能適應發酵過程中的突發情況并及時處理這種情況，在溫度控制方面，模糊PID控制系統能更加智能的控制發酵過程中的溫度變化，節省了更多的人力物力資源，使得發酵過程的效率變得更高且控制精度也相應得到提高，不僅使葡萄酒發酵的生產成本降低了，而且使葡萄酒的質量也打得到了一定的保證，提高了葡萄酒廠的經濟效益。