杀青是茶叶加工环节的一道重要工序,茶叶杀青过程中温度、湿度、杀青时间与茶叶品质密切相关,而杀青过程中温度、湿度、杀青时间等杀青参数的精确控制是保证茶叶品质的关键。本文研究一套茶叶红外杀青机控制系统,杀青机以红外辐射为热源,红外热源置于滚筒中心,使用嵌入式STM32开发平台,利用模糊PID控制算法,建立茶叶杀青参数控制关系模型,实现杀青过程中滚筒内温湿度、滚筒转速、风扇转速等杀青参数的精确控制,开发茶叶杀青参数数据管理系统,为标准化茶叶加工工艺制订提供研究基础。本文主要研究内容和结论如下:1、茶叶红外杀青机控制系统需求分析。分析茶叶杀青工艺,将茶叶杀青过程分为预热阶段、进茶阶段、杀青阶段和出茶阶段。所开发控制系统针对杀青过程的各个阶段,控制滚筒内温度、湿度、滚筒转速、风扇转速等相关参数控制量,将控制系统设计成人机交互界面。控制系统包括系统控制总界面、温度控制、湿度控制、滚筒转速控制、风扇转速控制、实时数据图形显示、杀青参数数据管理等模块,依据茶叶杀青工艺要求,对茶叶杀青参数数据进行需求分析,设计茶叶杀青参数数据管理系统结构,为控制系统开发提供依据。2、茶叶红外杀青机温湿度模糊控制系统设计。采用模糊PID和PWM温湿度闭环控制系统,输入量为实际温湿度与上限值的偏差值,用输出量PWM值来控制风扇转速及红外加热管功率,达到精确控制滚筒杀青所规定的温湿度,由MATLAB进行仿真验证。结果表明,采用模糊PID和PWM温湿度闭环控制系统,能精确控制滚筒内的温湿度值,温度控制误差在3℃以内,湿度控制误差在3%RH以内,可防止杀青叶因温度降低过慢而被烧焦、滚筒内湿度过高被闷黄等现象,满足茶叶杀青工艺要求,从而保证茶叶品质。3、茶叶红外杀青机控制系统硬件设计、软件设计及杀青参数数据管理系统开发。控制系统硬件选择及电路设计主要从单片机硬件成本、稳定性、安全性、软件开发程序存储空间大小、可移植性、开发周期长短、程序开发难易程度为依据。控制系统采用STM32单片机开发平台,实现杀青机滚筒电机启停及转速控制、风扇电机启停及转速控制、温度和湿度传感器数据获取、红外管加热功率控制。传感器所采集到的模拟量通过A/D模块转换为数字量后,由数学公式转换为实际值。杀青参数数据管理系统开发基于QT集成开发环境,连接mysql数据库,编写远程茶叶杀青参数数据管理系统服务器程序,实现客户端(茶叶杀青机控制系统)与服务器的通信,将茶叶杀青机控制系统采集到的数据,通过TCP/IP协议上传到服务器,最终存入数据管理系统中,为标准化杀青工艺模型建立提供数据基础。