模糊PID控制在葡萄酒发酵过程中的应用

张津 烟台张裕集团有限公司

在葡萄酒的发酵过程中，温度对葡萄酒的质量起着至关重要的影响，温度过高或过低都会对葡萄酒的质量产生不良的影响，所以在葡萄酒的酿造过程中十分重视温度的变化，只有实时的控制好温度，才能保证发酵的顺利进行，从而保证葡萄酒的质量。在对比实验中，要用温度计实时的监控葡萄酒发酵过程中的温度变化，在温度过高或者温度过低时利用冷水和热水进行调解温度，使温度达到要求。

1 温度的控制模式

在葡萄酒发酵过程中，对温度的控制主要采用冷热水来控制，当温度达到一定值时，会有报警装置及时提醒。

1.1 冷水阀门控制

当葡萄酒发酵过程中温度过高时，报警装置会及时提醒，然后会打开冷水阀门，灌入冷水进行降温。

1.2 热水阀门控制

当葡萄酒发酵过程中温度太低时，报警装置会及时提醒，然后会打开热水阀门，灌入热水进行加温。

1.3 手动和自动模式的切换

在葡萄酒的发酵过程中，工程师可以通过电脑鼠标对手动模式和自动模式进行及时的切换，切换以后可由人工智能系统对阀门进行控制，从而达到快速，准确控制的目的，节省了人力。

1.4 温度报警

在葡萄酒发酵过程中温度没有超出一定范围是报警装置才会启动工作，在这个范围内，当发酵过程中的温度过低或者过高时，报警装置就会及时发出警报，有效避免了因温度变化而引起的一系列问题。

2 发酵过程中温度的传递

葡萄酒的发酵过程会产生大量的热，这些热我们称之为发酵热，葡萄酒发酵过程中产生热量的变化就是因为发酵热的多少变化引起的，当发酵热汇集到一定程度时，发酵罐内的温度就会急剧上升，当温度达到一定值时我们就需要通过冷水来控制发酵温度，是发酵温度达到正常范围。但是发酵温度控制有滞后性，因此我们采用最后的温度。

3 比较常规PID算法和模糊PID算法

3.1 常规PID算法

常规PID算法中萄酒发酵过程主要受比例环节的控制，这个环节对整个系统的速度和误差情况都产生影响，因此，常规PID算法没办法及时对发酵过程中的各种变化做出准确的反应，且它的反应过程据有滞后性，对整个生产发酵环节会产生一定的影响。

3.2 模糊PID算法

模糊PID算法可以实时的控制葡萄酒发酵过程中的温度变化，当发酵过程中的温度过高或者过低的时候，模糊PID算法会及时做出反应并将信号传递给指挥中心，反应十分迅速，现场的工作人员可以在第一时间得到数据并及时做出调整，保证整个生产发酵过程的顺利进行。

3.3 常规PID控制和模糊PID控制的仿真

从实际试验结果来看，模糊PID控制的表现要比常规PID控制的表现好，模糊PID控制弥补了常规PID控制出现的一些问题和不足，使常规PID控制系统的一个完善和补充，能及时地反映温度变化并做出反应，对整个控制系统的性能都作了改善，处理效果要好，处理速度要快，跟随性更强。

4 工程上的实施

葡萄酒的发酵是一项极其繁杂的过程，在这一过程中，需要完备的操作系统作为支撑。一套好的葡萄酒发酵系统，要包含微机操作站，控制站，现场监测仪和执行机构组成，微机操作站需要技术人员和工程师全程操作和指挥，这个环节是整个发酵过程的指导和技术环节，对整个发酵过程起着至关重要的作用，控制站要及时掌握发酵过程中的各项信息并做出准确判断和指示，把每一个环节的生产过程都控制好，这样才能保证葡萄酒发酵过程不出现任何意外状况，现场监测仪要保证能顺利工作，及时发现发酵过程中的任何问题并做出反应，执行机构要随时做好应对突发状况的准备，在任何情况下都要保持高度的工作自觉性。只有在这四个部分中分发挥作用的基础之上，在能保证整个发酵过程的顺利完成。

葡萄酒生产过程会遇到各种各样的问题和状况，这些状况都要及时处理好才能保证葡萄酒的质量，现在很多葡萄酒生产地区的发酵罐区的自然条件都很差，在这样的环境对葡萄酒发酵操作系统的要求提出了严峻的考验，对仪表和控制器的要求都高出一般水平，只有这样才能保证仪器仪表能够正常工作，提高工作的安全性和稳定性。模糊PID控制系统经过重重监测和调试，确定在葡萄酒生产过程中能够稳定运行，且它的安全性和抗干扰能力都能够达到要求。此外，与传统的PID控制系统相比，当发酵过程中出现异常情况时，它能迅速作出相应的反应并进行自动调整，且该系统的开发和操作都十分容易。

5 结语

通过对传统的PID控制系统和模糊PID控制系统，在葡萄酒发酵过程中，模糊PID控制系统相较于传统的PID控制系统更能适应发酵过程中的突发情况并及时处理这种情况，在温度控制方面，模糊PID控制系统能更加智能的控制发酵过程中的温度变化，节省了更多的人力物力资源，使得发酵过程的效率变得更高且控制精度也相应得到提高，不仅使葡萄酒发酵的生产成本降低了，而且使葡萄酒的质量也打得到了一定的保证，提高了葡萄酒厂的经济效益。