谷物干燥工艺优化及过程控制技术研究

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近年来随着农业科学技术的进步发展,我国的粮食产量不断增加。粮食在刚收获时含水量较高,需要进行干燥处理,否则容易造成粮食的霉变而影响品质。粮食的干燥过程是一个大滞后、非线性、多干扰的多变量耦合系统,加之我国目前干燥方面的工艺与设备相对落后,因此研究粮食的干燥过程及工艺优化,实现粮食干燥机的智能化控制是十分紧迫的需要。本文针对谷物的干燥过程,分析研究谷物的干燥机理与影响因素,建立了谷物颗粒热湿传递模型,分析稻谷热风干燥工艺参数的影响水平并进行数学模型拟合,设计了一套针对循环式谷物干燥机的智能控制系统,为实现谷物干燥过程的精确控制和提高谷物烘后品质提供研究基础,主要研究内容如下:(1)研究分析了谷物的干燥机理和干燥过程影响因素,建立谷物颗粒传热传质模型,研究了稻谷谷粒干燥过程中的水分扩散与温度变化。(2)研究了薄层稻谷的热风干燥特性,分析干燥过程中稻谷自身特性及各种干燥工艺参数对干燥时间、含水率、爆腰率等稻谷性能参数的影响水平,并计算干燥过程中的有效水分扩散系数与干燥活化能;研究了稻谷薄层干燥数学方程并进行模型拟合,以确定该品种稻谷热风干燥过程中最适合的干燥方程。(3)提出了基于最小二乘支持向量机(Least squares support vector machine)与模糊PID结合的谷物干燥机智能控制算法,构建基于LS-SVM的干燥过程稻谷出口含水率预测模型,以预测值与实际值的偏差为输入,干燥机排粮轮转速为输出,建立基于模糊PID策略的自整定控制系统。(4)完成了针对5H-20型20 t循环式谷物干燥机控制系统的硬件设计与软件开发,包括控制系统各模块的硬件选型与控制电路结构设计,控制柜的成套设计。然后进行控制系统的软件设计,包括下位机的主程序与子程序、上位机人机交互界面的设计等,最后进行现场试验以验证其可靠性。
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