全自動(dòng)炒茶機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、目前炒茶機(jī)已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于茶葉的炒制,它的出現(xiàn)不僅降低了茶農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且極大的提高了茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。然而由于現(xiàn)有炒茶機(jī)的智能化程度低下,多以純機(jī)械炒茶機(jī)為主,一些半自動(dòng)炒茶機(jī)也只能在炒板翻轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)智能控制,無(wú)法實(shí)現(xiàn)茶葉炒制整個(gè)工作流程的全自動(dòng)操作及機(jī)器的安全監(jiān)控。
　　 本文采用Atmega128作為微處理中心,通過(guò)記憶存儲(chǔ)的形式,茶農(nóng)可以通過(guò)學(xué)習(xí)操作來(lái)嘗試一系列的炒制參數(shù)來(lái)選擇最佳的茶葉炒制效果,將炒制參數(shù)通過(guò)結(jié)

2、構(gòu)體形式進(jìn)行保存,同時(shí)為了滿足同一臺(tái)機(jī)器對(duì)不同茶葉進(jìn)行操作,本文將記憶存儲(chǔ)空間進(jìn)行等分,每一個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)一個(gè)品種的茶葉。在炒茶機(jī)工作時(shí),本文選用溫度和濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)炒鍋內(nèi)的溫度及茶葉的含水量,利用接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為監(jiān)測(cè)交流電機(jī)的傳感器,然后通過(guò)液晶CH19264實(shí)時(shí)顯示茶葉炒制的狀況,按鍵電路的設(shè)計(jì)可以方便用戶(hù)進(jìn)行人性化的人機(jī)交換操作。為了保證炒茶機(jī)工作的安全性,在系統(tǒng)中增加了漏電流檢測(cè)、安全工作電壓檢測(cè)、電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)以及系統(tǒng)散

3、熱保護(hù)。本文利用先進(jìn)的模糊PID算法,將茶葉炒制中炒鍋內(nèi)的溫度誤差控制在1℃范圍,實(shí)現(xiàn)了茶葉炒制時(shí)的恒溫操作,保證了茶葉的質(zhì)量。
　　 本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是基于現(xiàn)有機(jī)械炒茶機(jī)的基礎(chǔ)上,故首先需要對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)及相應(yīng)功能進(jìn)行分析,然后再?gòu)挠布O(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行介紹。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面通過(guò)AutoCAD繪制出了炒茶機(jī)的各個(gè)機(jī)械部分,分別對(duì)其功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制器的結(jié)合點(diǎn)分析也是為系統(tǒng)的整體搭建打下基礎(chǔ)。硬件方面的設(shè)

4、計(jì)包括電源電路、交流電機(jī)的保護(hù)及控制電路、處理器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、傳感器電路等,重點(diǎn)介紹了電源電路、交流電機(jī)的保護(hù)及控制電路和傳感器電路,它們是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,其設(shè)計(jì)的好壞不僅影響到結(jié)果誤差的大小,也影響到系統(tǒng)的安全系數(shù),對(duì)于本文敘述的每個(gè)子模塊,通過(guò)其具體電路設(shè)計(jì)原理圖對(duì)工作原理進(jìn)行了深入討論。軟件方面的設(shè)計(jì)包括AD采樣程序,液晶顯示程序,記憶存儲(chǔ)程序,按鍵掃描讀取程序等,并在每個(gè)章節(jié)給出了程序流程圖及部分重要的程

5、序代碼,系統(tǒng)通過(guò)主程序調(diào)用各個(gè)模塊的子函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。對(duì)于茶葉炒制過(guò)程中需要嚴(yán)格控制的溫度,由于溫度控制存在非線性、大滯后性和大干擾的情況,傳統(tǒng)的PID控制滿足不了系統(tǒng)的精度要求,本文采用模糊PID控制,通過(guò)一系列的溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及MATLAB的在線仿真,確定了最佳的PID參數(shù)。
　　 最后對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行了8小時(shí)不間斷的工作性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:控制器達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)前設(shè)定的指標(biāo),炒制的茶葉在色澤、柔軟度等方面與手工炒