糧食干燥是糧食產(chǎn)后保質(zhì)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(shí)間,有效避免了因糧食高水分暫儲(chǔ)期過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的糧食霉變損失;另外,我國(guó)東北地區(qū)是玉米、水稻的重要產(chǎn)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(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)糧食的干燥降水,機(jī)械干燥已經(jīng)成為必不可少的手段。目前,國(guó)內(nèi)的糧食干燥機(jī)械的自動(dòng)化水平仍然較低,雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了糧食水分的在線檢測(cè),并已經(jīng)應(yīng)用到糧食干燥機(jī)械的控制系統(tǒng)中,但是,仍然存在較多的問(wèn)題,一方面,糧食水分在線檢測(cè)易受環(huán)境和糧食自身溫度的影響,檢測(cè)精度和穩(wěn)定度仍然有待提高。另一方面,由于糧食機(jī)械化干燥是一個(gè)大滯后的過(guò)程,通過(guò)糧食水分在線檢測(cè)儀檢測(cè)干燥機(jī)出口處的糧食水分并做出控制判斷仍然無(wú)法解決大滯后問(wèn)題。以數(shù)學(xué)模型為核心的控制系統(tǒng)是智能控制系統(tǒng)的一個(gè)重要分支,由于數(shù)學(xué)模型具有較好的預(yù)測(cè)性,非常適合具有大滯后特性的過(guò)程控制,因此,通過(guò)建立干燥機(jī)的相關(guān)數(shù)學(xué)模型可以較好的解決大滯后問(wèn)題,提高干燥機(jī)控制系統(tǒng)的控制精度。針對(duì)目前糧食干燥控制存在的問(wèn)題,并考慮到數(shù)學(xué)模型的優(yōu)良特性,本文以連續(xù)式玉米干燥機(jī)干燥過(guò)程為研究對(duì)象,旨在建立連續(xù)式玉米干燥機(jī)水分預(yù)測(cè)控制模型,一方面,將農(nóng)學(xué)上的積溫理論引用到玉米干燥過(guò)程,建立了連續(xù)式玉米干燥機(jī)干燥過(guò)程的等效積溫模型,通過(guò)等效積溫模型實(shí)現(xiàn)玉米干燥水分的粗調(diào);另一方面,以玉米薄層干燥為出發(fā)點(diǎn),在改進(jìn)玉米薄層干燥模型的基礎(chǔ)上,建立了連續(xù)式玉米干燥機(jī)水分預(yù)測(cè)模型,通過(guò)水分預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)玉米干燥水分的精調(diào)。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)針對(duì)目前薄層干燥普遍存在忽視熱風(fēng)相對(duì)濕度對(duì)干燥過(guò)程影響的問(wèn)題,全面分析了玉米薄層干燥的影響因素,選擇熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)相對(duì)濕度、玉米初始水分(w.b.)、熱風(fēng)流速、緩蘇比等5個(gè)因素作為試驗(yàn)變量,利用多元二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案并進(jìn)行了試驗(yàn),以決定系數(shù)R~2、卡方檢驗(yàn)值χ~2、均方根誤差RMSE為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,利用薄層干燥試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)14個(gè)常用的薄層干燥方程進(jìn)行了對(duì)比選優(yōu),并最終選取WeibullⅠ方程作為薄層干燥方程;對(duì)WeibullⅠ方程的4個(gè)干燥系數(shù)進(jìn)行了多元二次回歸分析,得到了各干燥常數(shù)關(guān)于熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)相對(duì)濕度、玉米初始水分(w.b.)、熱風(fēng)流速、緩蘇比的回歸模型,結(jié)果表明模型的顯著性比較高;做了三組驗(yàn)證性試驗(yàn),結(jié)果表明WeibullⅠ方程對(duì)玉米薄層干燥降水曲線的擬合效果較好,滿足實(shí)際應(yīng)用的精度要求;(2)根據(jù)農(nóng)學(xué)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(guò)程的基礎(chǔ)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(shí)際干燥過(guò)程中,可以快速的確定玉米完成干燥過(guò)程所需的積溫值,為干燥控制系統(tǒng)初始參數(shù)的設(shè)定提供依據(jù);(3)對(duì)常見(jiàn)的糧食干燥形式進(jìn)行了分析,以順流深床干燥為研究對(duì)象,建立了玉米順流深床干燥的降水模型,并利用MATLAB對(duì)其進(jìn)行了仿真分析;(4)在對(duì)連續(xù)式玉米干燥機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和干燥工藝分析的基礎(chǔ)上,建立了連續(xù)式玉米干燥機(jī)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(jī)玉米水分的粗調(diào),干燥降水模型則用于出機(jī)玉米水分的精調(diào),為控制系統(tǒng)的建立提供了模型支持;(5)進(jìn)行連續(xù)式玉米干燥機(jī)玉米干燥試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)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(duì)玉米出機(jī)水分實(shí)現(xiàn)較好的控制,水分誤差在±0.5%以內(nèi)達(dá)到了81.9%,控制精度得到了較大的提高。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(yàn)及數(shù)學(xué)模型的建立，如果濕度傳感器檢測(cè)到空氣的相對(duì)濕度低于設(shè)定值 2%，上位并驅(qū)動(dòng)空氣加濕器 9 進(jìn)行加濕操作，如果濕度傳感器檢測(cè)到空氣 2%，上位機(jī)會(huì)發(fā)送指令給 PLC 并驅(qū)動(dòng)排濕風(fēng)扇 7 進(jìn)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(shè)備包括：9125A 型電熱恒溫鼓風(fēng)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(jī)（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）；188-A 糧食水分測(cè)量?jī)x（上海青浦綠洲檢測(cè)儀器有限公司）；

薄層干燥試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖

物料盤實(shí)物圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2824412