在我国的食品工业中,啤酒工业是一个非常重要的产业部门。伴随着国民经济的稳定发展和人民生活水平不断提高,啤酒工业的发展异军突起。发酵过程是啤酒工业生产过程中的重要环节之一,因而啤酒发酵过程的控制至关重要。随着自动化技术的不断发展和深入应用,啤酒生产的自动化水平如何进行提高就成为了一个非常好的研究课题。本文针对已有的自动控制理论进行了分析、研究和比较,并且以啤酒发酵过程为工程背景,针对啤酒发酵过程中所存在的大时滞、时变性等特点,运用了双自由度Smith预估器控制,使整个系统具备较强的鲁棒性;为提高整个过程的控制精度及速度,硬件运用了性能/价格比高、可靠实用、技术先进的嵌入式系统。本文中啤酒发酵的自动控制系统采用集散控制系统,上位机采用PC机集中监视、管理;下位机基于ARM处理器LPC2200的嵌入式系统啤酒发酵控制系统,它具备极低的功耗、独特的加速结构、有多个定时器,并且带有A/D转换等等,从而精简了外部设备,能够提高控制的精度及速度,并且在LPC2200内采用双自由度Smith预估器控制控制策略,实现对温度的准确控制,从而提高啤酒发酵的自动化控制水平。啤酒发酵过程中,温度变化是主要因素。因此,啤酒发酵过程温度控制的好坏将直接影响啤酒质量。发酵过程具有大惯性、大时滞、非线性等特点。用传统Smith预估器难以实现及时、准确地跟踪工艺曲线的要求,并且当对象发生改变时,系统不稳定。针对啤酒发酵温度控制过程中的难点,本文引入了双自由度Smith预估器控制算法,系统具备了较强的适应能力和抗干扰能力。上位机界面的实现采用西门子研发软件WinCC。它提供了友好的人机界面和方便的操作方式,实现了数据库管理及传送、工艺参数及发酵罐温度曲线的显示(打印)、显示示意图模块、数据维护等等。上位机与下位机通信系统采用RS485传输标准。基于嵌入式的啤酒发酵控制系统,不仅可以获得良好得监控效果,而且具备维护性好、便于扩展、可靠性高、成本比较低等特点,可以满足啤酒发酵工业的需求,提高了啤酒发酵控制的自动化水平。