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期刊信息
  • 中国标准连:ISSN1005-2895
  • 续出版物号: CN 33-1180/TH
  • 主管单位:轻工业杭州机电设计研究院有限公司
  • 主办单位:轻工业杭州机电设计研究院有限公司、中国轻工机械协会、中国轻工业机械总公司
  • 社  长:刘安江
  • 主  编:黄丽珍
  • 地  址:杭州市余杭区高教路970号西溪联合科技广场4-711
  • 电子邮件:qgjxzz@126.com
理事单位          MORE>>
刘健1, 孙磊1, 王喜朋1, 任强峰2, 姚阿庆2, 史伟民1*.智能茶饮机配料称质量控制系统设计[J].轻工机械,2025,43(1):47-54
智能茶饮机配料称质量控制系统设计
Research and Design of Ingredient Weighing Control System for Intelligent Tea Dispenser
  
DOI:10.3969/j.issn.1005 2895.2025.01.007
中文关键词:  茶饮机  称质量  配料  2级落料  BP神经网络  PID细投控制策略
英文关键词:tea dispenser  weighing mass  ingredient  dual stage feeding  BP neural network  PID fine tuning control strategy
基金项目:
作者单位
刘健1, 孙磊1, 王喜朋1, 任强峰2, 姚阿庆2, 史伟民1* 1.浙江理工大学 机械工程学院 浙江 杭州310018 2.杭州以勒上云机器人科技有限公司 浙江 杭州311103 
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中文摘要:
      针对智能茶饮机的配料称质量系统在工作中易受茶料大小形状不同、传感器延时和滞空物料(料盒投料口关闭时处于半空中未落到杯中的粉料)等因素造成的非线性和滞后问题,课题组提出了2级落料和基于反向传播神经网络的比例 积分 微分(Back Propagation Neural Network Proportional Integral Derivative,BPNNPID)控制算法细投控制的策略。2级投料确保配料称质量的速度,采用BPNNPID算法的细投控制来提升称质量精度;基于茶饮机配料称质量系统的机械结构,设计了由STM32F103C8T6单片机和基于Modbus协议的高精度485电子秤以及步进电机组成的嵌入式控制系统;通过实验采集数据进行MATLAB系统辨识,得到控制对象的传递函数;使用Simulink构建BPNNPID控制器仿真模型,并与传统比例 积分 微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制器进行仿真比较。结果表明:该智能茶饮机的配料称质量控制系统具有较高的稳定性和可靠性,有效提高了称质量的控制精度。
英文摘要:
      This study addressed nonlinearities and hysteresis in a smart tea beverage dispensing system′s ingredient weighing mechanism caused by variations in tea ingredient sizes, sensor delays, and residual materials (powder that does not fall into the cup when the feed port of the box is closed). Research group proposed a dual stage dispensing approach combined with a Back Propagation Neural Network Proportional Integral Derivative (BPNNPID) control algorithm for precise dispensing control. The dual stage mechanism ensured optimal weighing speed, while the BPNNPID algorithm enhanced weighing accuracy. The system integrated an embedded control system comprising an STM32F103C8T6 microcontroller, a high precision 485 electronic scale based on the Modbus protocol, and stepper motors. Experimental data were used for MATLAB system identification to derive the control object′s transfer function. Simulink simulations were employed to model the BPNNPID controller and compare its performance with a traditional Proportional Integral Derivative (PID) controller. Results demonstrates enhanced stability and reliability of the smart tea beverage dispensing system′s ingredient weighing control, significantly improving weighing precision.
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