【摘 要】
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稻谷是我国最重要的粮食作物,大米是中国人的主粮,稻谷加工从最初的石臼舂米发展至现代工业化生产,其中的碾米工序是稻谷加工工艺中的重要环节。碾米机主要是对糙米去皮碾白,在加工过程中最易产生碎米,当前碾米工艺常采用“多机轻碾”来解决精度低、碎米率高的问题,其是利用多台碾米机形成机组来降低单台米机碾除力度以实现减少碎米产生。现阶段的碾米机组常因碾除糠粉比例适用量异常及内部流量稳定性差,导致碾白不均衡或过碾
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稻谷是我国最重要的粮食作物,大米是中国人的主粮,稻谷加工从最初的石臼舂米发展至现代工业化生产,其中的碾米工序是稻谷加工工艺中的重要环节。碾米机主要是对糙米去皮碾白,在加工过程中最易产生碎米,当前碾米工艺常采用“多机轻碾”来解决精度低、碎米率高的问题,其是利用多台碾米机形成机组来降低单台米机碾除力度以实现减少碎米产生。现阶段的碾米机组常因碾除糠粉比例适用量异常及内部流量稳定性差,导致碾白不均衡或过碾致碎米增加,这些问题主要是因为机组控制系统缺乏碾米机之间的信息交互,无法协同合作完成加工目标。提高碾米机组控制系统智能化是当前碾米加工研究中亟待解决的重要问题,其关键在于机组内交互信息的处理以及每道碾米中碾除糠粉力度一致的调控。针对上述问题,本文研究了多智能体系统技术在碾米机组控制系统中的应用。首先,本文研究了基于多智能体的碾米机组系统分组一致性。该系统中研究的碾米机是二阶智能体,将机组的四道碾米流程分为四组智能体,利用同组合作、异组间竞争方式来协同合作完成加工任务。机组是以加工成品的大米精度要求作为全局目标,而多智能体系统的一致性问题是作为智能体之间合作协调控制的基础,为提高机组系统控制效率,以每组智能体的碾除糠粉比例作为事件驱动触发条件,结合碾米机组数学模型,设计了基于事件驱动的系统一致性控制协议,通过代数图论和李亚普洛夫稳定性定理分析,对系统的分组一致性进行论证,并证明系统的芝诺行为不会出现,最后通过仿真分析验证控制协议的有效性。其次,对机组系统产生时滞现象,进一步研究时滞的多智能体系统一致性,提出新的一致性控制协议。同时对分机碾米机处理任务时带来的时滞影响,设计了基于PSO-BP-PID的优化驱动控制算法,以提高分机碾米机调控的准确性和加工效率,并进行数值仿真分析验证了优化算法的有效性。最后,在以上研究的基础上,结合碾米设备设计了基于多智能体的碾米机组控制系统。系统由三部分组成,以碾米机组的数据库管理系统作为协调控制,一部分是基于事件驱动的分布式分组调控系统,以及分机智能碾米机的数字优化驱动系统,并设计了监控系统和人机交互页面。
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