基于模糊神經網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、大滯后的熱質交換過程，它不僅受物料特性和介質參數的影響，而且還與氣候條件和干燥工藝有重要關系。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的程度，無法建立起生產實際的物理模型，如何根據干燥過程特征預測出機水分并對干燥速度進行相應地調節(jié)，一直以來是國內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)，熱質交換程度將直接影響干燥內部的狀態(tài)，機內溫度變化規(guī)律是內部狀態(tài)變化的可觀測的指標，也是

2、機內熱質交換的量化指標。因此，根據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，及時采取措施調節(jié)排糧速度是解決糧食干燥的關鍵問題。
　　 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)數據，建立了出機含水率預測模糊神經網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。本文主要完成以

3、下幾方面的工作。
　　 (1)根據2005-2006年遼寧清原糧庫的干燥數據，提出了依據出機樣本時間反推計算其經過干燥塔各個階段的溫度值和排糧速度值算法。
　　 (2)依據國際學術領域對于谷物干燥物理過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、顆粒溫度由內向外逐漸升高，水分在谷物顆粒內部汽化，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部及表皮致密性有一定的破壞作用。根據試驗結果發(fā)現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、粒內部氣體較少，進入緩蘇段后由于內部溫度的均勻化，致使顆粒溫度下降。
　　 ②在干燥后期，顆粒內部致密性強，毛細通道阻力大，則滯留在顆粒內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網絡模型。利用現場數據進行離線訓練，確立了網絡模型結構。通過對樣本數據的仿真，對樣本的出機含