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1、粮食干燥过程控制现状与发展浅析摘要本文介绍和总结了目前国内外粮食干燥机过程自动控制技术的发展现状，通过了解粮食干燥控制理论的发展历史和现状，发现其中的不足，提出粮食干燥过程控制的发展方向与前景。关键词粮食干燥过程控制干燥机秸秆0引言我国是粮食生产大国。在我国主要商品粮生产基地，收获后的粮食含水量往往偏高，储藏时稍有不慎，将造成粮食霉烂、变质，从而损失大量粮食。我国每年由于霉烂而损失的粮食竞有数十亿公斤。因此，对粮食进行人工干燥是一件十分有实际意义的工作。实现粮食干燥机的自动控制,对保证出机粮食水分均匀一致,干后粮食品质,减轻操作人员劳动强度及充分发挥干燥机生产能力等具有重要意义。1粮食干
2、燥过程控制研究现状1.1干燥过程自动控制的特点1.1.1基于模型的控制20世纪60年代,主要使用前馈控制、反馈控制、反馈-前馈控制等传统控制方法。传统控制采用差分方程或传递函数,把干燥过程系统和已知的信息表达成解析式。采用上述控制方法设计和使用干燥机控制系统时会遇到很多困难,主要原因有:1.粮食干燥过程是复杂的、时变的和非线性的;2.某些干燥过程变量不能直接测量,或测量不准确;干燥过程模型需要大量的计算时间，不可能用一个适当的模型来表示非线性、滞后、时变的复杂系统;3.被控变量和控制变量之间存在交互效应;4.干燥作业条件复杂,扰动变量的范围宽,实时调控困难。【1】1.1.2智能控制20世
3、纪70年代,计算机控制技术和人工智能技术的发展为粮食干燥的控制提供了新的途径。此后,过程控制进入了以智能化为主的时期,利用人工神经网络对干燥过程进行模型模拟和控制,将专家系统应用于谷物品质预测、干燥过程控制和管理咨询等,控制方法不断改进,控制效果明显提高。【1】1.2国外研究现状国外粮食干燥自动控制的研究始于20世纪60年代。从60年代起,国外学者就开始研究干燥过程自动控制问题,一些发达国家,如美国、日本产的粮食干燥机已经实现了干燥作业半自动化和干燥介质温度控制的自动化。采用的是传统控制方法。后来,随着电子技术的飞速发展,应用传统控制理论实现了粮食干燥过程的自动化。至今由于微型计算机的迅
4、速普及,智能控制系统,如专家系统、模糊逻辑控制等已经开始应用于粮食干燥过程控制。1997年,Taprantzis等研究了流化床干燥器的模糊控制问题,并与PI控制相比较,结果表明模糊控制比PI控制具有更好的动态特性。Siettos等研究了流化床干燥器的模糊控制过程和PID控制过程,结果表明模糊控制较PID控制具有更好的控制特性。LiuQiang等提出了一种新的干燥机含水率控制系统,它由模型预测控制算法和分布参数过程模型组成,对于控制非线性和静态时域过程非常有效。Thyagarajan等利用模糊逻辑和遗传算法,研究了粮食干燥过程热风系统智能控制问题。Misa等研究了物料干燥质量和食品干燥过程
5、的模糊神经网络优化控制问题。【2】1.3国内研究现状我国粮食干燥过程控制的研究出现在20世纪90年代,李俊明等【3】以干燥机热风温度为依据制定了模糊控制系统,利用模糊控制实现了电机的转速调节,并针对干燥过程的大滞后问题,设计了自组织模糊控制器。曹崇文【4】详细介绍了其关于粮食干燥过程模糊数学方法和模糊神经网络控制方法的研究成果,包括粮食干燥机的模糊控制和模糊优化、干燥品质的模糊预测和基于神经网络的逆流式粮食干燥机模型辨识等问题【4】。张吉礼等【5】在分析了粮食干燥过程热工特性及影响干燥机出口粮食含水量的关键因素基础上,提出了粮食水分在线检测和模糊神经网络预测控制方法,开发了粮食参数在线检
6、测与智能预测控制软件。XueqiangLiu等【6】研究了基于多元统计、主元分析和神经网络等方法的干燥过程控制算法,在模拟实验系统上进行了验证,可以对粮食的水分进行有效控制。XiaoguangChen等【7】在研究玉米变温干燥工艺对玉米水分下降和粮食品质的影响规律的同时,利用虚拟仪器、现场总线、人工神经网络等开发了玉米干燥测控系统。2缺点与不足2.1未对品质进行实时控制国内外学者在以水分控制为核心的粮食干燥过程智能控制方法和有关计算机控制技术开发及其应用等方面已取得了一定的理论和应用成果,但尚缺乏对干燥品质进行实时控制的研究，如成分、惊纹率、发芽率等。没有对品质进行控制的产品对质量是没有
7、把握的，品质不一也会对粮品的后续应用带来不小的麻烦。2.2干燥技术与控制技术未充分结合干燥过程是复杂的热力系统,同时，物料自身的特性函数也难以确定，所以建立一个符合实际干燥过程的理想的数学模型十分困难。通常为便于研究，要对建模条件进行简化,简化后的模型不能真正反映干燥过程,会有误差;如热质传递模型、干燥过程优化控制模型、模糊控制及智能控制等模型,都有因误差而不够完美之处。因此，在实施控制时不得不寻求其他间接方法,这在一定程度上影响了
