[发明专利]一种茶叶杀青机及其模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制领域，涉及一种茶叶杀青机及其模糊控制方法，用于在绿茶初制阶段进行鲜叶杀青。

背景技术

杀青机是用来完成茶叶初制加工中杀青作业的机械。杀青是采取高温措施，散发叶内水分，钝化酶的活性，阻止酶促反应，并使鲜叶中的内含物发生一定的化学变化，从而形成绿茶的品质特征。所以在杀青过程中若锅温过低，叶温升高时间过长，会使茶多酚发生酶促反应，产生“红梗红叶”。相反，如果温度过高、叶绿素破坏较多，则导致叶色泛黄，有的甚至产生焦边、斑点，降低绿茶品质。

现有的用于茗优绿茶杀青的系列滚筒连续杀青机对人的依赖较强，需要人工准确地把握好杀青的温度，控制鲜叶的投叶量等具体工序。相关操作人员的经验以及操作熟练程度等对茶叶的杀青效果有较大影响。如操作不当，极易产生焦叶现象，严重影响茶叶的品质。另外，现有杀青机的燃烧系统一般采用普通式燃烧火排，这类火排对燃气燃烧不够充分，有着能耗大，存在安全隐患等不利因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种茶叶杀青机及其模糊控制方法，该茶叶杀青机及其模糊控制方法易于实施、自动化程度高以及杀青效果良好。

本发明的技术解决方案如下：

一种茶叶杀青机的模糊控制方法，采用燃烧器给茶叶杀青机的滚筒加温，T为给定的温度值，反馈值Tt为杀青机滚筒外壁当前温度值，温差E＝Tt-T，温差变化率EC＝Tt-Tt-1，模糊控制器的第一个输入量为Ke*E，模糊控制器的第二个输入量为KC*EC；模糊控制器的输出量为U，茶叶杀青机的输入控制量为KU*U；其中Ke、KC、KU分别为温差比例因子、温差变化率比例因子和控制量比例因子；

所述的输入控制量KU*U为电磁阀的电压信号即加载在电磁阀中电磁线圈的电压信号；该电磁阀用于控制燃烧器中可燃气体的流量。

温差E的论域为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，分别采用NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB共7个模糊子集来描述，NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大，温差E的模糊变量采用三角形隶属度函数；

温差变化率EC的论域与输出量U的论域皆为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，其模糊子集选取与E相同。

根据权利要求2所述的茶叶杀青机的模糊控制方法，其特征在于，

采用3个燃烧器以及3个模糊控制器；3个模糊控制器分别控制3个燃烧器；茶叶杀青机的滚筒总长度为L，使用2次黄金分割法将滚筒分为三段，分别为0L～0.382L、0.382L～0.618L与0.618L～1L三段区域，3个非接触式温度传感器分别安置在每段的黄金分割点上，即0.236L、0.528L与0.764L处；3个燃烧器分别对前述三段区域实施加温操作。

一种茶叶杀青机，包括模糊控制器和给茶叶杀青机滚筒实施加温的燃烧器，在茶叶杀青机的滚筒外壁上设有温度传感器；受控于模糊控制器的用于调节燃烧器可燃气体流量的电磁阀与燃烧器连接；该茶叶杀青机采用前述的茶叶杀青机的模糊控制方法。

有益效果：

本发明采用非接触式温度传感器反馈当前杀青机滚筒外壁温度相较于现阶段茶叶杀青采用热电偶反馈温度具有测量精度高、响应时间快等优点；本发明将杀青机按黄金分割算法分为三段区域，反馈每段区域的黄金分割点上的即时温度，并采用三套独立的温度控制系统可以精确地控制杀青机的受热温度，相比较于目前市场上杀青机采用均段式温度反馈法本发明所采用的温度反馈机制所反馈的温度更加接近于整个杀青机滚筒的平均温度；本发明所采用的三段式金属红外燃烧器比普通燃烧火排燃烧更加充分、能耗更低、安全隐患小，可以有效的减低因LPG燃烧不完全而影响到茶叶的口感，本发明中金属红外燃烧器安装位置，采取电动推杆控制杀青机滚筒的倾斜度有效地保证了杀青机滚筒受热的均匀性，有效地降低目前杀青机因为滚筒受热不均而出现茶叶有焦边、斑点等现象，提高了杀青的效益与茶叶的品质。

温度控制是茶叶杀青的关键，由于茶叶杀青机滚筒的温度受青叶温度、温度及进料多少的影响，并且滚筒的热惯性较大，具有明显的非线性和时滞特性，如果采用传统的PID控制方法，很难确定精确的数学模型。而模糊控制不要求精确的数学模型，具有反应灵活、鲁棒性好、适应性强且超调量小等特点，并且不需要人工准备把握好杀青的温度与时间，控制鲜叶的投叶量等具体工序，可减低相关操作人员因为经验的不足以及操作不熟对茶叶杀青带来的负面影响。

附图说明