谷物干燥过程复杂性分析及其控制

论文摘要

谷物干燥是涉及传热传质学、生物物理学、生物化学、机械、信息科学等多学科的综合技术。理论和实践表明,谷物干燥及其品质控制是具有内禀复杂性的多输入、多输出、时间尺度不统一、变量耦合严重、信息不足和信息冗余并存的过程。对谷物干燥及其品质控制的研究具有重要的理论和实践意义。本文在对干燥过程及品质变化分析和描述的基础上,分析了过程的复杂性;采用相似理论建立了干燥过程中谷物水分和谷物温度的预测模型;为简化系统和避免变量的交互作用,提出了基于微环境的复杂系统控制理念和策略,并根据变量的时间尺度将控制系统划分为实现不同功能的子系统;通过主元分析,建立了谷物干燥过程的主元模型,据此提出了“四点智能控制法”;采用人工神经网络、虚拟仪器等技术建立了玉米干燥过程品质智能控制系统,实验和应用表明该系统具有组成简单、控制精度高、鲁棒性强以及降低能耗等优点。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究概况及发展动态
• 1.2.1 谷物干燥技术与设备
• 1.2.2 谷物干燥的过程模型和分析
• 1.2.3 干燥过程控制技术
• 1.2.4 主元分析技术的发展与应用
• 1.3 主要研究内容
• 第2 章谷物干燥过程的复杂性描述和品质影响因素分析
• 2.1 谷物干燥机理
• 2.2 干燥过程的复杂性描述
• 2.3 谷物干燥过程中颗粒内部应力分析与预测
• 2.3.1 应力裂纹生成机理
• 2.3.2 干燥应力模型
• 2.3.3 干燥应力预测
• 2.4 干燥过程品质影响因素分析及实验研究
• 2.4.1 干燥条件对谷物品质的影响
• 2.4.2 干燥过程玉米品质影响因素的实验研究
• 2.5 干燥过程谷物品质劣变模型
• 2.5.1 谷物品质模型
• 2.5.2 谷物品质模拟
• 2.5.3 模型验证
• 2.6 本章小结
• 第3 章基于相似理论的干燥过程预测模型
• 3.1 相似理论与量纲分析原理
• 3.2 干燥过程谷物水分的相似准则
• 3.2.1 谷物水分相似准则的导出
• 3.2.2 谷物水分的相似型经验公式
• 3.3 干燥过程谷物温度的相似准则
• 3.3.1 谷物温度相似准则的导出
• 3.3.2 谷物温度相似型经验公式
• 3.4 基于相似理论的干燥过程控制
• 3.5 本章小结
• 第4 章谷物干燥过程品质控制策略研究
• 4.1 谷物干燥过程的层级
• 4.2 干燥过程微环境控制的提出
• 4.3 干燥过程品质控制模型
• 4.3.1 主要子状态
• 4.3.2 直接环境子状态
• 4.3.3 间接环境子状态
• 4.3.4 模型结构
• 4.4 干燥过程控制结构
• 4.4.1 控制结构的建立
• 4.4.2 应用约束
• 4.4.3 时间尺度的分解
• 4.4.4 信息的有效性
• 4.4.5 控制结构的局限性
• 4.5 控制单元
• 4.5.1 品质控制器
• 4.5.2 环境控制器
• 4.5.3 本地硬件控制器
• 4.6 本章小结
• 第5 章干燥过程主元分析及其优化模型
• 5.1 主元分析方法
• 5.2 干燥过程主元分析
• 5.3 干燥过程主元模型
• 5.4 本章小结
• 第6 章玉米干燥过程品质控制系统
• 6.1 玉米干燥过程品质控制方法
• 6.1.1 控制系统的要求
• 6.1.2 智能控制方法
• 6.2 玉米干燥工艺及系统
• 6.3 玉米干燥品质控制系统的硬件设计与分析
• 6.3.1 基于 R5485 串行总线的分布式测控技术
• 6.3.2 AI 人工智能测控仪表
• 6.3.3 玉米水分在线传感器
• 6.3.4 热风温度单元
• 6.3.5 变频器
• 6.3.6 各传感器的故障诊断
• 6.4 玉米过程干燥品质控制系统的软件开发与分析
• 6.4.1 系统功能介绍
• 6.4.2 R5485 通信
• 6.4.3 CRC 校验
• 6.4.4 数据显示与存储
• 6.4.5 过程控制
• 6.5 实验与分析
• 6.5.1 实验结果处理方法
• 6.5.2 实验结果与分析
• 6.6 本章小结
• 第7 章全文总结
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 摘要
• Abstract