發(fā)布時(shí)間：2017-12-14 20:10

  本文關(guān)鍵詞：基于質(zhì)流法的谷物連續(xù)干燥模型和系統(tǒng)的研究

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【摘要】：干燥是谷物收獲后重要的加工環(huán)節(jié),對(duì)谷物的品質(zhì)有著很大的影響。通過(guò)智能化測(cè)控技術(shù)合理配置干燥的工藝和參數(shù)是保持和提高谷物品質(zhì)的重要手段。本研究針對(duì)目前谷物連續(xù)干燥過(guò)程中存在的水分在線檢測(cè)精度不高、穩(wěn)定性不好,過(guò)程控制滯后性大等問(wèn)題,通過(guò)對(duì)質(zhì)量流量的精確在線測(cè)量和智能過(guò)程預(yù)測(cè)模型控制相結(jié)合的方法,提出了水分在線檢測(cè)和控制的模型、算法及系統(tǒng),取得了較好的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。研究依托糧食公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“糧食干燥控速模型及智能系統(tǒng)的研究”項(xiàng)目(編號(hào):201313001-07)。主要內(nèi)容如下:(1)提出了基于質(zhì)流法的谷物干燥過(guò)程水分檢測(cè)新方法及模型通過(guò)合理調(diào)控間歇進(jìn)、排糧的空占比,實(shí)現(xiàn)了谷物連續(xù)干燥過(guò)程質(zhì)量和流量的動(dòng)態(tài)精確在線測(cè)量,結(jié)合構(gòu)建糧食干燥過(guò)程預(yù)測(cè)模型和算法(MPC),提出了質(zhì)容平均水分模型預(yù)測(cè)、質(zhì)流線性等比、質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)3種水分在線檢測(cè)新方法及模型。質(zhì)容平均水分模型預(yù)測(cè)法是通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)糧食干燥過(guò)程中總重量和糧食高度,利用水分與容重關(guān)系模型,預(yù)測(cè)干燥機(jī)內(nèi)糧食的平均水分。針對(duì)該模型存在的機(jī)內(nèi)谷物高度和體積測(cè)量偏差會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)水分偏差以及不能直接獲得連續(xù)干燥過(guò)程中出口水分而只能由平均水分進(jìn)行推算,易出現(xiàn)偏差等問(wèn)題,提出了質(zhì)流線性等比模型和方法與質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)模型和方法。質(zhì)流線性等比法與質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)法是通過(guò)自動(dòng)控制糧食干燥機(jī)的進(jìn)、排糧裝置,實(shí)現(xiàn)進(jìn)、排糧質(zhì)量檢測(cè)的交替進(jìn)行,對(duì)進(jìn)料流量、出料流量以及機(jī)內(nèi)糧食總量的在線滾動(dòng)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)出口水分和機(jī)內(nèi)糧食平均水分的連續(xù)檢測(cè)。(2)提出了基于質(zhì)流法的谷物干燥過(guò)程智能控制方法及模型針對(duì)谷物干燥過(guò)程多變量和大滯后的特點(diǎn),通過(guò)建立谷物干燥的正、逆過(guò)程預(yù)測(cè)模型、模型參數(shù)優(yōu)化方法,提出了以多參數(shù)數(shù)據(jù)融合和預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的質(zhì)容平均水分模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)、質(zhì)流線性等比、質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)等3種連續(xù)干燥過(guò)程智能控制方法。質(zhì)容平均水分模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)法采用干燥過(guò)程控制、干燥逆過(guò)程控制、干燥過(guò)程參數(shù)優(yōu)化以及反饋控制相結(jié)合的控制模式,通過(guò)逆過(guò)程模型優(yōu)化排糧轉(zhuǎn)速,并由出機(jī)谷物水分與目標(biāo)谷物水分之間的差值校正模型參數(shù),針對(duì)該預(yù)測(cè)模型直接預(yù)測(cè)連續(xù)干燥過(guò)程干燥機(jī)內(nèi)平均水分而非出口水分控制,出口水分需通過(guò)過(guò)程模型預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)誤差會(huì)導(dǎo)致控制偏差等缺點(diǎn),提出了質(zhì)流線性等比模型和方法與質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)模型和方法。質(zhì)流線性等比法和質(zhì)流非線性模型滾動(dòng)預(yù)測(cè)法通過(guò)比較出機(jī)谷物水分與目標(biāo)水分調(diào)整進(jìn)、排糧間歇時(shí)間,即谷物在干燥機(jī)中的駐留時(shí)間。(3)模擬分析了基于質(zhì)流法的連續(xù)谷物干燥測(cè)控過(guò)程對(duì)基于質(zhì)流法的連續(xù)谷物干燥過(guò)程進(jìn)行了模擬與分析,模擬分析了質(zhì)流法谷物水分檢測(cè)計(jì)算誤差、開(kāi)環(huán)參數(shù)變化的滯后響應(yīng)、基于空占比調(diào)節(jié)的的閉環(huán)谷物自動(dòng)控制過(guò)程。(4)研究開(kāi)發(fā)了谷物連續(xù)干燥過(guò)程自動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)控系統(tǒng)。結(jié)合質(zhì)容平均水分模型預(yù)測(cè)法、質(zhì)流線性等比法、質(zhì)流非線性模型預(yù)測(cè)法設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了谷物連續(xù)干燥過(guò)程自動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)測(cè)控系統(tǒng)功能的分析,確定了測(cè)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案;設(shè)計(jì)或改進(jìn)設(shè)計(jì)了谷物連續(xù)干燥過(guò)程的控制系統(tǒng)硬件;運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)了控制系統(tǒng)的軟件,對(duì)軟件部分的數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、控制功能等模塊進(jìn)行了分析。對(duì)整個(gè)連續(xù)干燥過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)的作業(yè)情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)安裝在干燥機(jī)底部稱重傳感器得到實(shí)時(shí)進(jìn)、排糧質(zhì)量,并通過(guò)質(zhì)流線性等比法獲得“千入、千出”計(jì)算排糧水分,并與gb/t5497-1985《糧食、油料檢驗(yàn)水分測(cè)定法》中的測(cè)定水分進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明,在干燥過(guò)程中采用“千入、千出”計(jì)算排糧水分,采用3-西格瑪誤差分析方法,計(jì)算得出連續(xù)干燥過(guò)程進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后“千入、千出”計(jì)算排糧水分與國(guó)標(biāo)法測(cè)定水分是偏差為-0.522%~0.281%。通過(guò)連續(xù)干燥自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制干燥過(guò)程中谷物在干燥機(jī)中的駐留時(shí)間,控制干燥機(jī)出口谷物水分。試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)定平均單位耗熱量為4850.06kj/kg,對(duì)比gb/t16714-2007《連續(xù)式糧食干燥機(jī)》中對(duì)干燥玉米單位能耗量要求小于8000kj/kg,節(jié)能效果達(dá)到39.37%,滿足實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的要求。通過(guò)論文工作,發(fā)表sci論文2篇,申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)(5項(xiàng)獲得授權(quán)),申請(qǐng)實(shí)用新型專利4項(xiàng)獲得授權(quán)。本文第2、3章技術(shù)方法體現(xiàn)在發(fā)明專利zl201510741411.0中;第5章技術(shù)方法體現(xiàn)在發(fā)明專利zl201610522631.9中。與企業(yè)合作,2項(xiàng)產(chǎn)品獲得第三權(quán)威機(jī)構(gòu)產(chǎn)品鑒定。在完成本論文的同時(shí),參與研究了糧食在線水分儀智能算法和循環(huán)干燥測(cè)控技術(shù)的研究,由于篇幅和研究主題的限制,相關(guān)內(nèi)容以附錄的形式放在文后。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S226.6

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉哲;基于質(zhì)流法的谷物連續(xù)干燥模型和系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：1289203