糧食干燥是糧食產后保質減損的有效手段,它可以大幅度縮短糧食收獲后由高水分降至安全水分所需要的時間,有效避免了因糧食高水分暫儲期過長而導致的糧食霉變損失;另外,我國東北地區(qū)是玉米、水稻的重要產區(qū),由于該地區(qū)的糧食收獲期處于寒冷的秋冬季,依靠自然晾曬已經無法實現糧食的干燥降水,機械干燥已經成為必不可少的手段。目前,國內的糧食干燥機械的自動化水平仍然較低,雖然已經實現了糧食水分的在線檢測,并已經應用到糧食干燥機械的控制系統(tǒng)中,但是,仍然存在較多的問題,一方面,糧食水分在線檢測易受環(huán)境和糧食自身溫度的影響,檢測精度和穩(wěn)定度仍然有待提高。另一方面,由于糧食機械化干燥是一個大滯后的過程,通過糧食水分在線檢測儀檢測干燥機出口處的糧食水分并做出控制判斷仍然無法解決大滯后問題。以數學模型為核心的控制系統(tǒng)是智能控制系統(tǒng)的一個重要分支,由于數學模型具有較好的預測性,非常適合具有大滯后特性的過程控制,因此,通過建立干燥機的相關數學模型可以較好的解決大滯后問題,提高干燥機控制系統(tǒng)的控制精度。針對目前糧食干燥控制存在的問題,并考慮到數學模型的優(yōu)良特性,本文以連續(xù)式玉米干燥機干燥過程為研究對象,旨在建立連續(xù)式玉米干燥機水分預測控制模型,一方面,將農學上的積溫理論引用到玉米干燥過程,建立了連續(xù)式玉米干燥機干燥過程的等效積溫模型,通過等效積溫模型實現玉米干燥水分的粗調;另一方面,以玉米薄層干燥為出發(fā)點,在改進玉米薄層干燥模型的基礎上,建立了連續(xù)式玉米干燥機水分預測模型,通過水分預測模型實現玉米干燥水分的精調。本文主要進行了以下幾個方面的研究工作:(1)針對目前薄層干燥普遍存在忽視熱風相對濕度對干燥過程影響的問題,全面分析了玉米薄層干燥的影響因素,選擇熱風溫度、熱風相對濕度、玉米初始水分(w.b.)、熱風流速、緩蘇比等5個因素作為試驗變量,利用多元二次正交旋轉組合試驗設計方法設計了試驗方案并進行了試驗,以決定系數R~2、卡方檢驗值χ~2、均方根誤差RMSE為評價準則,利用薄層干燥試驗數據對14個常用的薄層干燥方程進行了對比選優(yōu),并最終選取WeibullⅠ方程作為薄層干燥方程;對WeibullⅠ方程的4個干燥系數進行了多元二次回歸分析,得到了各干燥常數關于熱風溫度、熱風相對濕度、玉米初始水分(w.b.)、熱風流速、緩蘇比的回歸模型,結果表明模型的顯著性比較高;做了三組驗證性試驗,結果表明WeibullⅠ方程對玉米薄層干燥降水曲線的擬合效果較好,滿足實際應用的精度要求;(2)根據農學上的積溫理論,提出適合糧食干燥的積溫概念,在分析玉米薄層干燥過程的基礎上,建立了玉米干燥理論積溫模型,利用積溫模型建立起了積溫圖表,該圖表主要用于人工查閱,在實際干燥過程中,可以快速的確定玉米完成干燥過程所需的積溫值,為干燥控制系統(tǒng)初始參數的設定提供依據;(3)對常見的糧食干燥形式進行了分析,以順流深床干燥為研究對象,建立了玉米順流深床干燥的降水模型,并利用MATLAB對其進行了仿真分析;(4)在對連續(xù)式玉米干燥機內部結構和干燥工藝分析的基礎上,建立了連續(xù)式玉米干燥機的干燥降水模型和等效積溫模型,其中,等效積溫模型可以用于出機玉米水分的粗調,干燥降水模型則用于出機玉米水分的精調,為控制系統(tǒng)的建立提供了模型支持;(5)進行連續(xù)式玉米干燥機玉米干燥試驗,試驗結果表明以等效積溫模型和干燥降水模型為核心的控制系統(tǒng)可以對玉米出機水分實現較好的控制,水分誤差在±0.5%以內達到了81.9%,控制精度得到了較大的提高。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S226.6
【部分圖文】：

第 2 章 玉米薄層干燥試驗及數學模型的建立，如果濕度傳感器檢測到空氣的相對濕度低于設定值 2%，上位并驅動空氣加濕器 9 進行加濕操作，如果濕度傳感器檢測到空氣 2%，上位機會發(fā)送指令給 PLC 并驅動排濕風扇 7 進行排濕操濕度的穩(wěn)定，其控制系統(tǒng)界面如圖 2.5 所示。器設備包括：9125A 型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；02CN 通用型電子天平（奧豪斯儀器（上海）有限公司，精度 0. 微型植物試樣粉碎機（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）；188-A 糧食水分測量儀（上海青浦綠洲檢測儀器有限公司）；

薄層干燥試驗臺實物圖

物料盤實物圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;我國每年糧食產后損失超七百億斤相當于兩億人一年的口糧[J];糧油倉儲科技通訊;2014年05期

2 劉清;蔡學斌;婁正;;我國農戶糧食產后處理現狀、問題及建議[J];農業(yè)工程技術(農產品加工業(yè));2014年10期

3 白竣文;王吉亮;肖紅偉;巨浩羽;劉嫣紅;高振江;;基于Weibull分布函數的葡萄干燥過程模擬及應用[J];農業(yè)工程學報;2013年16期

4 丁正耀;朱德泉;陶程云;孫磊;;高水分小麥干燥特性及其數學模型的研究[J];農機化研究;2012年09期

5 關志強;王秀芝;李敏;蔣小強;謝晶;;荔枝果肉熱風干燥薄層模型[J];農業(yè)機械學報;2012年02期

6 張麗麗;李長友;張燁;;玉米深床常溫通風干燥特性試驗[J];廣東農業(yè)科學;2012年02期

7 梁禮燕;丁超;楊國峰;;稻谷薄層干燥特性及工藝研究[J];糧食儲藏;2011年06期

8 汪世民;丁亞琳;;谷物干燥機的現狀與發(fā)展趨勢[J];江蘇農機化;2011年05期

9 雷廣平;王寶和;;薄層干燥技術的研究進展[J];干燥技術與設備;2011年02期

10 寇光濤;戈振揚;吳榮書;劉靜;;片狀農業(yè)物料完全組分利用滾筒干燥控制技術研究[J];農機化研究;2011年03期

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1 崔國華;趙學工;周鋼霞;鄭剛;劉杰;趙春雨;;糧食烘干機智能控制系統(tǒng)的研究[A];中國糧油學會第三屆學術年會論文選集（下冊）[C];2004年

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1 童彤;;把好儲糧關 力保國家糧食安全[N];中國經濟時報;2014年

相關博士學位論文 前4條

1 尹慧敏;基于主糧化的馬鈴薯熱風干燥工藝與特性研究[D];吉林大學;2017年

2 劉哲;基于質流法的谷物連續(xù)干燥模型和系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2017年

3 周博;基于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的我國糧食安全影響因素研究[D];沈陽農業(yè)大學;2015年

4 張立輝;谷物干燥過程模擬及測控新方法的研究[D];吉林大學;2014年

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1 張歡;玉米低溫深床干燥特性及數學模型的研究[D];吉林大學;2014年

2 宋佳;基于MATLAB的谷物干燥過程數值模擬及數字化設計[D];吉林大學;2014年

3 趙波;連續(xù)橫流式玉米干燥機模型預測控制系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2012年

4 王佩東;基于BP神經網絡的水稻干燥智能控制研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

本文編號：2824412