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粮食干燥过程的自动控制是实现干燥机优质、高效、低耗、安全作业的有效手段。粮食干燥过程是一个十分复杂的非线性、时变、大滞后的系统,这种系统的控制问题对于传统的控制理论是很大的挑战。针对连续流动式粮食干燥的过程特点,将智能控制技术应用于粮食干燥过程,对智能控制系统研制开发中的一些关键技术问题进行研究。
阐述了仿人智能控制的基本思想和理论基础知识;分析了其静态特性和动态特性;在分析出粮水分手动控制思想的基础上,将粮食干燥过程划分了8个特征区域,确定了相应的控制规则,建立了仿人智能多模态控制模型;分析了常规PID控制的特点和不足,从仿人智能的角度对PID控制器进行改进,给出了比例-积分-微分三个分量改进的基本原理。基于仿人智能的多模态控制策略和PID控制策略为控制器的实现奠定了理论基础。
建立运行控制级和参数校正级模型,设计出粮食干燥仿人智能多模态控制器。应用MATLAB对连续式粮食干燥过程在PID和仿人智能多模态控制器的作用进行仿真试验。试验结果表明,该控制器在响应、超调量、上升时间等指标都比常规PID控制有明显改善。
提出了通过函数来改进常规PID的思路,分析讨论了函数对控制器的作用原理,设计出了基于函数的仿人智能PID控制器。仿真试验表明,较之PID控制器,基于函数的仿人智能PID控制器在延时、参数扰动、噪声等方面能够得到更好的控制品质。
阐述了粮食干燥智能控制试验系统具有的基本功能和设计要求;介绍了该系统的硬件和软件结构、主要组成部分和基本工作原理。设计了串口数据采集程序、仿人智能多模态控制器软件、控制系统输出程序和电机转速调节器等内容,形成了基于LabVIEW的粮食干燥仿人智能多模态控制试验系统。对控制系统进行了模拟试验和室内试验。试验结果证实了仿人智能多模态控制规则的有效性。
采用数字信号处理技术对干燥过程中的粮食含水率的变化趋势进行预测。采用AR参数模型设计出预测器;运用Burg算法求解AR模型参数。编制了基于AR模型的粮食水分预测程序。预测结果与实际粮食含水率相符合,预测结果可以作为仿人智能控制器推理的参考依据之一。