【硕士论文】棉花加工智能控制系统的研究与开发.pdf

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1、摘要摘要棉花是关系到国际民生的重要战略物资，棉花加工同样也与人们的日常生活有着密切的联系，是国民经济的重要组成部分。尽管我国的棉花加工业有着很长的历史，加工技术在近些年有了很大的改进和提高，但与国外先进的棉花加工技术相比仍然存在一定的差距。棉花加工技术的落后，将直接导致我国的棉产品在激烈的国际竞争中处于劣势地位。因此，改进和发展我国棉花加工工业具有重要的意义。本文对国内外棉花加工业发展现状进行了详细的介绍，通过对比找出了国内棉花加工行业存在的问题和不足，提出了棉花加工智能控制系统的总体方案。在此基础上完成了系统的结构设计，并针对每个环节存在的问题进行了详细的分析和研究。棉

2、花加工不同于传统的产品加工，其影响因素众多，棉花加工控制系统属于非线性、多变量耦合系统，因此无法建立系统精确的数学模型，采用传统的控制理论和控制方法很难实现有效的控制。本课题将模糊控制技术引入到棉花加工过程，采用模糊推理的方法实现了棉花加工过程的智能自适应控制，完成了籽棉烘干模糊推理系统、籽棉轧花模糊推理系统和皮棉加湿模糊推理系统的设计，并进行了系统有效性仿真，试验结果表明，上述推理系统的设计是成功的。本课题还采用组态软件完成了棉花加工过程上位机监控系统的开发，并通过DDE数据交换技术实现了组态软件与MATLAB的混合编程，实现了棉花加工过程在线监控、策略优化的一体化，完

3、成了棉花加工智能控制系统的研发。该系统能够满足现代棉花加工对系统实时性、准确性的要求，提高了棉花加工的生产效率和产品质量，真正实现了棉花加工的智能化控制。关键词：棉花加工；模糊控制；组态监控第1章绪论第1章绪论1．1课题研究背景棉花是关系国计民生的战略物资，也是仅次于粮食的第二大农作物，是涉及农业和纺织工业两大产业的商品，是全国1亿多棉农收入的主要来源，是纺织工业的主要原料，也是广大人民的生活必需品。棉纱及棉布还是出口创汇的重要商品。棉花还可以用来制造轮胎等的帘线、火药以及医药用棉等。因此，棉花的生产、流通、加工和消费，与人民群众的生活和广大棉农的利益息息相关，对国民经济

4、的发展也有着重要影响。我国棉花年产量在450万吨(9000万担)左右，为世界第一产棉大国。随着棉花生产的发展，我国棉花加工业已经发展成为集轧花、剥绒、榨油、棉副产品精深加工、棉机制造、纺织及其它综合产品加工等具有中国特色和较为完善的棉花加工工业体系【I】。棉花加工行业是国民经济的重要组成部分，虽然我国每年的棉花产量占世界第一位，但是我国的棉花加工水平却远远落后于美国等其它发达国家。国内棉花加工行业中普遍存在着生产效率低、设备故障率高、能耗高、生产成本高、工人劳动强度大等现象，整个棉花加工行业的生产过程均有待于进—涉优化，各种设备的生产效率有待于进一步的提高。棉花加工是纺织

5、工业的第一道工序，因此棉花的加工质量直接影响纺纱、整经、浆染及纺织环节的工况和效率。尤其在今天美国棉花大量倾销我国的今天，发展和振兴我国的棉花加工行业是我们现在和将来必须大力解决的问题。1．1．1国外棉花加工工业现状国外的棉花加工工艺流程在工艺环节上与国内的没有太大差别，但各个国家也不完全相同。美国的棉花加工业由于重视科研，注意应用先进技术，不断创新、完善设备，发展较快，一直处于世界领先地位。美国原有轧花机厂4210家，现减少到1157家。这些轧花机厂60％是由私人联合经营，33％是植棉户合作经营。美国的棉价最高季节在11月初，故棉花要在12月底以前轧完出售，即加工周期只

6、有3个月。加工陆地棉的轧花厂生产规模都较大，一般拥有2．5台大型锯齿轧山尔人字坝十学位论文花机，平均每厂生产皮棉2万吨以上。轧花厂的经济实力也很强，能适时采用先进技术和更新设备，但轧花厂只加工商品籽棉，而且是单一的轧花生产，棉籽剥绒是在榨油厂进行的。美国的农业生产已高度机械化和现代化，目前美国的棉花种植多为大型农场集中种植，因此棉花的采摘为机械采棉，轧花厂加工的籽棉全部是机械采摘。其中，75Vo由水平摘锭式采棉机分次采摘(含杂率4％．10％)，25％由摘锭式采棉机一次采摘(含杂率30％-40％)。因此，美国的棉花加工工艺也分两种，分次采摘棉花加工工艺主要包括：籽棉烘干、籽

7、棉清理、轧花、皮棉清理、集棉和打包等工序。一次采摘棉花加工工艺：先用除铃壳机、除棉枝机清除大量铃壳和断枝后，才能按分次采摘棉花加工工艺加工。图1-1即为一次采摘机采棉加工工艺流程图。1、外吸榀管2、姐_：^=气阀3、秆幸吊自动控制霜4、垂直式烘干塔5、倾斜式籽桶清理机6、除铃亮机7、除棉柱机8、塔式烘干机9、倾斜式籽棉清理机lO、冲击式耔棉清理机11、闭风阀12、提净式清棉喂棉机13、16l型锯齿轧花机14、气流式皮清机15、锯齿式皮清机16、集棉机17、皮棉滑遭18、皮棉喂棉机19、踩棉机构20、打包机构21、棉包封装及精送