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物料烘干是工农业生产过程中的“耗能大户”,研发利用可再生能源的工业烘干设备是烘干行业的迫切需求。通过对生物质气化技术的研究,研发一套生物质气化热风烘干窑(Biomass Gasification Hot-air Drying-kiln,BGHD)系统,将生物质气化技术、生物质燃气燃烧技术与高温热风烘干技术结合在一起并应用在烘干系统中。针对BGHD系统中生物质气化过程的不稳定性与物料烘干的温度控制要求,应用粒子群算法(PSO)优化模糊PID控制器参数(简称:PSO-FPID算法),设计出BGHD温度控制系统。通过调节BGHD系统中气化炉的鼓风量,使烘干窑的温度维持在预设范围内,满足了农产品的烘干需求。本文的主要研究工作如下:(1)BGHD系统的整体方案设计。分析BGHD系统的组成部分与工作原理,根据系统的烘干需求,完成对BGHD系统中热风炉和生物质燃气燃烧器的选型。通过分析不同结构类型的气化炉特点,完成对气化炉的结构改造与参数设计。(2)BGHD温度控制策略与优化算法设计。分析BGHD系统的能量流程图,获得影响烘干窑温度的关键控制因素,并对BGHD系统的温度控制流程进行分析。针对BGHD系统中烘干窑温度控制的稳定性要求,应用PSO-FPID算法提高BGHD系统的温度控制性能。(3)BGHD温度控制系统的建模与仿真。通过试验建模法建立鼓风机频率与烘干窑温度之间的传递函数。利用MATLAB软件的Simulink模块搭建PSO-FPID算法、模糊PID算法、常规PID算法所对应的仿真模型,通过分析温度响应曲线来判断不同控制算法的控制效果。(4)BGHD温度控制系统的设计。下位机选用STM32芯片作为系统的主控制器,完成对烘干窑温度等被控对象的检测及气化炉鼓风机等执行元器的控制。系统上位机的监控界面采用图形化编程工具LabVIEW进行设计开发,实现对烘干窑温度数据、鼓风机工作状态参数的实时显示与控制。