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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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实现模糊系统的脂肪检测牛奶中

Amit Salunkhe1Mahesh Chavan2
  1. 印度拉贾斯坦邦的JJT大学研究学者
  2. E&TC,戈尔哈理工学院,印度戈尔
相关文章Pubmed,谷歌学者

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文摘

基于模糊温度控制器实现检测/野牛牛奶的脂肪含量。系统使用MALAB模糊推理系统(FIS)采取控制行动和猫王- II +采集FIS之间充当桥梁和试样温度控制单元。牛奶样品的温度控制在35摄氏度和样本的脂肪含量是衡量的帮助下超声波检测方法。牛奶样品温度保持相同的脂肪小滴的分布。不同的牛和水牛牛奶样品进行测试,结果与嘉宝的方法。结果似乎更适合输入牛奶样品。



关键字
模糊推理系统,模糊逻辑工具箱,超声波,牛奶脂肪。

介绍
模糊逻辑已广泛应用于控制系统在过去的十年中[25]。(8 9 23),调查显示,模糊逻辑是公认的非常适合实现运营商的控制系统的设计经验。模糊控制器在过程控制应用程序成功因为他们的能力来处理不精确的噪声数据和处理非线性条件。因此,模糊推理系统可以应用于精确控制温度的牛奶样品。
牛奶的质量直接关系到消费者的健康。确保牛奶和乳制品的质量,乳制品行业在一些关键领域,如奶牛科学种田,收购原料奶,牛奶和乳制品的加工质量控制,牛奶产品合格检验等需要反复测试牛奶的质量。有很多牛奶的质量指标,价值,但最常用的是牛奶中主要营养物质——脂肪,蛋白质和乳糖含量。乳糖含量相对变化较小,而脂肪和蛋白质变化显著[4]。所以标准要求,牛奶中的脂肪和蛋白质含量质量测试强制性监控指标。至于这两个组件的检测,传统的方法是基于化学的,(这是复杂的,需要化学试剂测试很长一段时间),如牛奶中的脂肪通常是由巴布科克方法测量,格柏方法,Rose-Gottlieb法和蛋白质含量测定用凯氏法[2,6]。

超声波检测脂肪
超声波广泛应用在医学上,不过在工业过程控制中的应用超声波在食物的质量控制,和生物媒体尚未追捧。超声波技术可以避免产品污染的重要风险。超声波测量技术的另一个重要特性是,在大多数情况下,反应性和可替换的元素需要被添加到被测介质[24]。超声特征参数、速度和衰减系数的变化与牛奶的质量[1、7]。测试样品的温度有很大影响测量准确性的超声参数[1]。的超声参数找到好的稳定在35摄氏度至45摄氏度的温度范围内,相对令人震惊,当温度低于35度或高于45摄氏度。因此牛奶超声参数测量与动态温度减少温度的影响,使检测相对准确测量牛奶中脂肪和蛋白质含量。利用声表面波装置可以分析不同的液体样品保持样品温度受控条件下23 oc [4]。
脂肪含量的确定根据嘉宝包括流失脂肪转化为一种特殊的量器,奶油计,决定它的体积质量百分率。脂肪的形式存在于牛奶中各种直径的小球,从0.1到10微米[2]。牛奶脂肪比水和轻霜如果是左站。一个来自层表面积累。搅拌和谨慎摇晃恢复原来的分布。如果不能均匀分布层奶油这样,牛奶应该慢慢加热到30 oc - 40 oc,轻轻的围绕直到同质脂肪分布。牛奶冷却至20摄氏度为进一步测试的过程。戈贝尔的容积计测试校准在20摄氏度。任何温度的变化会影响体积。因此测定牛奶中脂肪含量,所需的牛奶样品温度必须保持。 It can also be said that for different technique of fat detection different temperature levels are used, which should be precisely controlled.

系统概述
系统的实现主要包括两个部分:基于模糊推理系统(FIS)的温度控制器控制样品的温度和超声波检测设备测量脂肪样本。图1描述了框图结构的系统实现。温度传感器插入到插座的牛奶样品。埃尔维斯- II +使传感器之间的一个模拟接口,固态继电器和计算机系统。样品测试室形成5毫米直径和超声波传感器之间的距离是110毫米。沿着室加热线圈是伤口。牛奶样品在室温下进入牛奶样品室和控制在恒定温度下可在出口。分析和控制,基于FIS系统开发。控制信号可以在0 v - 5 v的范围。对固态继电器信号转换的4 - 20 ma。 Solid state relay operates linearly providing output power from 00% to 99%. The heater coil is controlled as per the sample temperature detected initially. The milk sample is tested by ultrasonic measuring instrument to get the result in fat.

模糊推理系统
模糊逻辑,基于模糊控制的逻辑,是人类思维和精神上更接近自然语言比传统的逻辑系统。它提供了获取近似的有效手段,不精确的现实世界的本质。模糊逻辑控制器的基本部分(方法)是一组相关的语言控制规则的模糊含义的双重概念和推理的组合规则。在本质上,然后,方法提供了一个算法,可以将基于专家知识的语言控制策略转化为自动控制策略。方法的方法时显得很有用的过程太复杂,传统的定量分析技术或可用的信息来源解释定性时,不正确地或不确定性。因此模糊逻辑控制可能被视为一个一步一个关系传统精确数学控制和人类决策[8]。
模糊控制器用于控制作用是通过计算模糊逻辑操作。它接收的数据采集系统的数据和发送控制或操纵变量的引用。在这种情况下,输入和输出变量,决策/控制水平和控制器被定义为相关变量相关的流程图。控制器知识包括语言变量(LV),设置规则,推理时期,物理数据的处理方式,模糊逻辑运算,deffuzification方法。
LV的数量确定定性区分不同变量条件下的能力,也就是说,每个LV能够表达不同的操作规则。他们将导致的规则集。
推理时期以类似的方式选择采样周期的采样数据系统。物理变量范围可以根据经验调整。同时,隶属函数(MF)参数如形状,支持,或增加将允许建立顺畅或尖锐的控制操作。
过去几年以来,模糊控制已成为最活跃、最富有成果的领域之一,在模糊集理论的应用研究。不同的作者描述了他们的开创性研究基于模糊逻辑系统。水浴温度控制等应用[5,10,19],[14]聚合反应的温度控制,太阳能空调系统[17],估计耐热性的植物通过叶绿素荧光测量[11],基于FPGA实现模糊逻辑系统使用硬件描述语言(VHDL)(12、13),教育光跟踪系统[15],[16]石油分离过程,液面控制系统利用SCADA[18],冷冻厂[20],更多的发现给有价值的结果模糊逻辑控制器(方法)相比传统控制器测试。模糊逻辑是基于模糊控制的逻辑,是人类思维和精神上更接近自然语言比传统的逻辑系统。方法提供了一个算法可以基于专家知识的语言控制策略转化为自动控制策略。
在这里,模拟温度传感器的值是通过埃尔维斯- II +数据采集系统。这提供了合成16位数量相当于十六进制。所以获得价值转换为温度MATLAB环境由模糊逻辑工具箱。

实验结果与讨论:
选择四个牛奶样品有不同脂肪浓度直接从农场。从每个样品20毫升的牛奶被用于测试将加热到35摄氏度。标本瓶牛奶是彻底混合通过温和的颤抖。这样做是为了带来一个均匀分布的脂肪和防止起泡和黄油的形成。牛奶比水和轻霜如果是左站。一个来自层表面积累。搅拌和谨慎摇晃恢复原来的分布。准备测试样品吸室的温度控制。模糊推理系统检测到初始温度的牛奶样本与定位点(35摄氏度)。根据第一个迭代生成的错误输出触发使用错误FIS文件。 Figure 2(a) indicates the Triangular Membership Function distribution for error FIS and its respective surface view is shown in figure 2(b). For next successive iterations the change-in-error is considered, the surface view for change-in-error is shown in figure 2(c). Hence, once the exact temperature is achieved the fat content in sample is measured. The ultrasound is fired immediately and the velocity of milk attenuation coefficient is measured.
表1显示了合成值表明超声波衰减信号的测量设备。测试样本反复得到精确值的脂肪含量牛奶样品。

结论
牛奶中的脂肪小滴内容很大程度上取决于样本的温度。脂肪小球可以通过增加温度均匀分布的样本。模糊逻辑控制器应用于精确控制温度的牛奶样品。系统有效的脂肪牛奶中内容显示正确的值样本,保持恒定的温度样品每次测试。因此检测牛奶中的脂肪含量,样品温度可以由模糊逻辑式温度控制器控制技术。系统时间消耗的绊脚石加热样品温度,因为它需要多少秒到达想要的设置点。这种障碍可能纠正在未来研究中减少时间消耗。

表乍一看
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表1

数据乍一看
图 图
图1 图2

引用