糧食干燥過程控制現(xiàn)狀與發(fā)展淺析

1、糧食干燥過程控制現(xiàn)狀與發(fā)展淺析摘要本文介紹和總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外糧食干燥機(jī)過程自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過了解糧食干燥控制理論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中的不足，提出糧食干燥過程控制的發(fā)展方向與前景。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞糧食干燥過程控制干燥機(jī)秸稈0引言我國(guó)是糧食生產(chǎn)大國(guó)。在我國(guó)主要商品糧生產(chǎn)基地，收獲后的糧食含水量往往偏高，儲(chǔ)藏時(shí)稍有不慎，將造成糧食霉?fàn)€、變質(zhì)，從而損失大量糧食。我國(guó)每年由于霉?fàn)€而損失的糧食競(jìng)有數(shù)十億公斤。因此，對(duì)糧食進(jìn)行人工干燥是一

2、件十分有實(shí)際意義的工作。實(shí)現(xiàn)糧食干燥機(jī)的自動(dòng)控制對(duì)保證出機(jī)糧食水分均勻一致干后糧食品質(zhì)減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度及充分發(fā)揮干燥機(jī)生產(chǎn)能力等具有重要意義。1糧食干燥過程控制研究現(xiàn)狀1.11.1干燥過程自動(dòng)控制的特點(diǎn)1.1.11.1.1基于模型的控制20世紀(jì)60年代主要使用前饋控制、反饋控制、反饋前饋控制等傳統(tǒng)控制方法。傳統(tǒng)控制采用差分方程或傳遞函數(shù)把干燥過程系統(tǒng)和已知的信息表達(dá)成解析式。采用上述控制方法設(shè)計(jì)和使用干燥機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)會(huì)遇到很多困難主

3、要原因有:1.糧食干燥過程是復(fù)雜的、時(shí)變的和非線性的2.某些干燥過程變量不能直接測(cè)量或測(cè)量不準(zhǔn)確干燥過程模型需要大量的計(jì)算時(shí)間，不可能用一個(gè)適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)表示非線性、滯后、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)3.被控變量和控制變量之間存在交互效應(yīng)4.干燥作業(yè)條件復(fù)雜擾動(dòng)變量的范圍寬實(shí)時(shí)調(diào)控困難?！?】1.1.21.1.2智能控制20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展為糧食干燥的控制提供了新的途徑。此后過程控制進(jìn)入了以智能化為主的時(shí)期利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

4、對(duì)干燥過程進(jìn)行模型模擬和控制將專家系統(tǒng)應(yīng)用于谷物品質(zhì)預(yù)測(cè)、干燥過程控制和管理咨詢等控制方法不斷改進(jìn)控制效果明顯提高?！?】1.21.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外糧食干燥自動(dòng)控制的研究始于20世紀(jì)60年代。從60年代起國(guó)外學(xué)者就開始研究干燥過程自動(dòng)控制問題一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本產(chǎn)的糧食干燥機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了干燥作業(yè)半自動(dòng)化和干燥介質(zhì)溫度控制的自動(dòng)化。采用的是傳統(tǒng)控制方法。后來(lái)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)用傳統(tǒng)控制理論實(shí)現(xiàn)了糧食干燥過程的自動(dòng)化。至今由于微型

5、計(jì)算機(jī)的迅速普及智能控制系統(tǒng)如專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制等已經(jīng)開始應(yīng)用于糧食干燥過程控制。2.3.2.3.多變量和參數(shù)關(guān)聯(lián)耦合的問題目前干燥過程控制的研究基本上停留在以一維數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的控制上只控制某一個(gè)特定的參數(shù)控制效果不理想無(wú)法完成多目標(biāo)的智能控制。在糧食干燥中當(dāng)某一干燥段中熱風(fēng)的溫度和濕度一旦變化不僅對(duì)該干燥段糧食的溫度和含水率產(chǎn)生直接的影響還會(huì)間接影響到下一段乃至干燥機(jī)出口糧食的溫度和含水率若排糧電機(jī)轉(zhuǎn)速放慢或者加快不僅干燥機(jī)出口

6、的糧食水分會(huì)變化每一干燥段內(nèi)糧食溫度和水分都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。干燥過程的復(fù)雜性決定了控制量和被控制量不只一個(gè)期間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的影響關(guān)系各被控制量的也會(huì)存在相互制約的因素難以尋求最優(yōu)的控制方案。2.42.4控制策略集中單一雖然數(shù)十年來(lái)一直探究如何將先進(jìn)控制應(yīng)用于干燥工藝中但是關(guān)于糧食干燥先進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究甚少而且偏重于對(duì)某一種方法的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的研究較多的是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立干燥機(jī)的數(shù)學(xué)模型用模糊思想對(duì)干燥機(jī)的性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和對(duì)干燥機(jī)的

7、設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。各種控制策略其各有優(yōu)缺點(diǎn)，如模糊控制是建立在熟練操作者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。自適應(yīng)控制雖然能在一定程度上解決不確定問題但算法復(fù)雜、計(jì)算量大且對(duì)過程未建模動(dòng)態(tài)和擾動(dòng)的適應(yīng)能力差。大部分現(xiàn)有的非線性模型預(yù)測(cè)控制方法只能用于較慢的過程控制對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的干燥過程控制不利。單一應(yīng)用某種控制策略必然不能最好地發(fā)揮過程控制的優(yōu)勢(shì)。2.52.5檢測(cè)多于控制國(guó)產(chǎn)糧食干燥機(jī)自動(dòng)控制應(yīng)用不多有些裝有風(fēng)溫顯示和超溫報(bào)警以及排糧速度顯示裝置但不能自動(dòng)

8、控制。水分檢測(cè)儀只是對(duì)糧食水分的單純測(cè)量和顯示沒有形成與設(shè)備配套的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。在線水分測(cè)試傳感器測(cè)試精度低和穩(wěn)定性差沒有成熟到進(jìn)行真正可靠檢測(cè)的階段影響了控制精度。【8】3發(fā)展方向3.13.1智能化、信息化是必然隨著糧食產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)鏈化，天然干燥肯定不能滿足產(chǎn)業(yè)需求，傳統(tǒng)人工干燥也不能很好的適應(yīng)實(shí)際問題，并且計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為糧食干燥自動(dòng)化、信息化提供了良好的可行的平臺(tái)。信息化有助于干燥模型的完善，建立起更加準(zhǔn)確、及時(shí)