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物料烘干是一个巨大的耗能过程,传统的烘干方式需要消耗大量的煤炭、汽油等石化能源,给环境造成严重的污染。另一方面,我国的能源紧缺问题也越来越严峻。为了解决烘干领域所面临的困境,本文设计出了一种综合利用太阳能、空气能等可再生能源、以电能为辅助应急能源的混合可再生能源烘干设备(Hybrid Renewable Energy Drier,HRED),并应用可拓Petri网(Extension Petri-net,EPN)建模方法建立HRED的系统模型。具体研究内容如下:(1)提出了EPN及其表达方法,用来描述HRED的系统结构,建立HRED的能量流功能模型。基于EPN的HRED设计过程,实际上是一种由能量流模型驱动的产品可拓创新设计过程。(2)研究了EPN能量流功能模型的求解方法,即HRED的功能结构映射方法。由于HRED的设计信息均采用基元形式来表达,使得可拓学方法能够应用于HRED的结构方案设计过程。另外,Petri网本身对具有“流关系”的系统具有很好的描述能力,因此EPN也能够恰当地描述HRED系统。(3)结合蚁群算法与EPN评价模型,对所得到的HRED结构设计方案进行评价优化。采用可拓学方法对EPN功能模型进行求解,会得到大量的结构设计方案,每个方案都具有不同的特征和属性,需要采用多目标优化算法来选择HRED的最优结构解。(4)本文在可拓创新设计的每一个环节,都用实例验证EPN用来描述HRED系统的可行性和有效性,说明了EPN在对HRED建模方面具有独特的优势。(5)最后用Polysun软件对所设计的混合可再生能源烘干设备进行了仿真。详细分析了系统的能量概况、系统效率以及经济性等关键问题。仿真结果说明了所设计的烘干机各项参数均满足设计要求。本文提出的EPN拓展了Petri网的表达能力,EPN给可拓学方法提供了一种图形化的表达方法,使原本抽象的可拓变换过程变得形象具体,方便设计人员的交流,实现设计信息共享。