隧道式电烘炉控制系统研究

论文摘要

400KW隧道式电烘炉是饼干生产线的关键设备,原来温度控制全靠手工操作,参数设定既繁琐又容易出错,而且实时性差,导致饼干烘烤的效果不理想,既影响产品质量,浪费电能,也满足不了某些特殊饼干生产工艺要求。如何减轻参数设定和调整的工作量,使得系统更加有效率地工作,节约电能消耗,就成为迫切需要解决的问题。本文以400KW隧道式电烘炉的温度控制系统为研究对象,分析了隧道式电烘炉的结构特点,结合不同品种饼干的温度控制曲线,获得了隧道式电烘炉温度控制系统的数学模型,该模型具有时变、不确定性和非线性等特点。在些基础上,研究了常规PID、改进数字PID和智能PID算法。通过对常规PID控制算法、积分分离PID控制算法、变速积分PID控制算法、带滤波器的PID控制算法、不完全微分PID控制算法和微分先行PID控制算法等PID控制算法的仿真研究,可知它们都不能满足隧道式电烘炉的温度控制的要求。根据模糊控制和免疫控制的原理,提出了基于模糊免疫PID控制算法,并将其应用于电烘炉温度控制系统中。仿真结果表明其控制性能优于常规PID控制及改进的数字PID算法,完全满足隧道式电烘炉的控制要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 饼干食品需求发展概况
• 1.1.2 食品机械发展的新趋势
• 1.1.3 400KW隧道式电烘炉控制系统简介
• 1.2 隧道式电烘炉控制系统研究现状
• 1.3 论文的研究内容及结构安排
• 第二章 隧道式电烘炉系统结构
• 2.1 烤炉的分类
• 2.1.1 按热源分类
• 2.1.2 按结构型式分类
• 2.2 隧道式电烘炉内部结构
• 2.2.1 红外辐射元件的布置
• 2.2.2 温度检测与控制
• 2.3 设备参数及设备配置
• 2.3.1 FX2N介绍
• 2.3.2 FXON-3A介绍
• 2.3.3 三菱变频器FR-A700介绍
• 2.3.4 F900GOT系列触摸屏介绍
• 2.4 电加热隧道式网带烘烤炉的工作原理
• 2.5 多温区电气加热炉控制系统数学模型
• 2.6 焙烤技术
• 2.6.1 苏打饼干的焙烤技术
• 2.6.2 酥性饼干焙烤技术
• 2.6.3 韧性饼干焙烤技术
• 2.7 食品的高温工艺
• 2.8 脱水工艺
• 2.9 小结
• 第三章 数字PID控制算法及其仿真
• 3.1 引言
• 3.1.1 常规PID的控制原理
• 3.1.2 数字PID控制器
• 3.2 改进数字PID控制算法及电烘炉模型仿真
• 3.2.1 积分分离PID控制算法及其仿真
• 3.2.2 变速积分PID控制算法及其仿真
• 3.2.3 带滤波器的PID控制算法及其仿真
• 3.2.4 不完全微分PID控制及其仿真
• 3.2.5 微分先行PID控制及其仿真
• 3.3 小结
• 第四章 模糊免疫PID控制算法及其仿真
• 4.1 引言
• 4.2 模糊控制原理
• 4.2.1 模糊数学
• 4.2.2 隶属度及隶属函数的确定
• 4.2.3 精确输入的模糊化
• 4.2.4 模糊规则与模糊推理
• 4.2.5 反模糊化
• 4.2.6 模糊系统的组成
• 4.3 免疫控制原理
• 4.3.1 典型人工免疫算法
• 4.3.2 基本免疫算法
• 4.4 模糊免疫PID控制算法
• 4.5 模糊免疫PID控制算法在饼干电烘炉上的应用
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文