基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的玉米干燥過程預測控制理論研究.pdf

1、糧食干燥是一個復雜的強非線性、大滯后的熱質(zhì)交換過程，它不僅受物料特性和介質(zhì)參數(shù)的影響，而且還與氣候條件和干燥工藝有重要關(guān)系。對糧食干燥理論的研究還沒有真正認識到干燥過程物理本質(zhì)的程度，無法建立起生產(chǎn)實際的物理模型，如何根據(jù)干燥過程特征預測出機水分并對干燥速度進行相應地調(diào)節(jié)，一直以來是國內(nèi)外研究學者沒有徹底解決的問題。糧食干燥機是一個開放式熱力學系統(tǒng)，熱質(zhì)交換程度將直接影響干燥內(nèi)部的狀態(tài)，機內(nèi)溫度變化規(guī)律是內(nèi)部狀態(tài)變化的可觀測的指標，也是

2、機內(nèi)熱質(zhì)交換的量化指標。因此，根據(jù)糧食在干燥過程中的溫度變化規(guī)律，預測糧食干燥特征對出機含水率的影響，及時采取措施調(diào)節(jié)排糧速度是解決糧食干燥的關(guān)鍵問題。
　　 本文建立了玉米顆粒干燥過程溫度變化模型，研究了玉米顆粒內(nèi)部溫度分布及水分遷移機理。以四段式順流干燥機的玉米干燥過程作為實驗模型，采集和分析玉米干燥過程中各階段的狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立了出機含水率預測模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型和排糧速度模糊控制器，為在線控制出機含水率提供依據(jù)。本文主要完成以

3、下幾方面的工作。
　　 (1)根據(jù)2005-2006年遼寧清原糧庫的干燥數(shù)據(jù)，提出了依據(jù)出機樣本時間反推計算其經(jīng)過干燥塔各個階段的溫度值和排糧速度值算法。
　　 (2)依據(jù)國際學術(shù)領(lǐng)域?qū)τ诠任锔稍镂锢磉^程的微觀描述存在四種假設模型，本文通過試驗驗證玉米顆粒干燥過程溫度變化特征符合第一種模型，即玉米顆粒表面溫度為干燥空氣溫度、顆粒溫度由內(nèi)向外逐漸升高，水分在谷物顆粒內(nèi)部汽化，且以汽態(tài)形式沿毛細通道向表面移動，逸出顆粒表面。

4、試驗結(jié)果表明：在干燥初期，表皮的致密性是影響玉米干燥過程溫度變化特征的主要因素；在干燥后期，毛細通道阻力是影響玉米干燥過程溫度變化特征的主要因素；而且冷凍對玉米顆粒內(nèi)部及表皮致密性有一定的破壞作用。根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在干燥過程的玉米的溫度變化特征如下：
　　 ①在干燥前期，表面致密性好的玉米顆粒，內(nèi)部水分汽化后不易逸出顆粒表面，進入緩蘇段后，已汽化的水分又冷凝成液態(tài)，致使顆粒溫度高于干燥段溫度；而表面致密性差的玉米顆粒，由于滯留顆

5、粒內(nèi)部氣體較少，進入緩蘇段后由于內(nèi)部溫度的均勻化，致使顆粒溫度下降。
　　 ②在干燥后期，顆粒內(nèi)部致密性強，毛細通道阻力大，則滯留在顆粒內(nèi)部的汽化的水分比較多，其緩蘇段溫度相對于干燥段溫度同樣升高。
　　 ③經(jīng)過冷凍后的玉米，表面致密性被破壞，致使進入緩蘇段溫度下降的樣本增多。
　　 (3)建立了玉米出機含水率預測模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型。利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行離線訓練，確立了網(wǎng)絡模型結(jié)構(gòu)。通過對樣本數(shù)據(jù)的仿真，對樣本的出機含