连续式粮食干燥机控制系统研究

论文摘要

粮食干燥是农业生产过程中的重要步骤和关键环节。实现粮食干燥机的自动控制对减少粮食损失,提高我国的粮食干燥技术水平,充分发挥粮食干燥机的生产能力,增强我国粮食产品在国际市场上的竞争力,具有十分重要的意义。粮食干燥机的结构虽然较简单,但其干燥过程是典型的多变量、大滞后和非线性的过程,难以建立精确的数学模型,传统的控制方法在许多方面都难以达到理想的控制效果。针对连续式粮食干燥机的干燥过程的特点,将计算机技术与模糊控制技术综合应用到粮食干燥机自动控制系统中,并进行了设计与研究。在硬件方面,该论文采用AT89C52单片机作为控制核心,完成了数据采集、A/D转换、键盘输入、显示和控制输出等模块的接口电路设计。并重点设计了粮食水分在线检测系统,采用同心圆筒型电容式传感器测量干燥后的粮食水分,转换电路采用德国AMG公司的电容式信号转换电压输出接口集成电路(CAV414),对由温度引起的粮食水分的变化采用温度补偿电路进行补偿。在控制方法上,将模糊控制技术用于粮食干机燥机自动控制系统,设计了基于单片机的模糊控制器和模糊控制算法软件,将模糊逻辑语言控制策略变为有效的自动控制策略,在数字单片机上用模糊控制算法编制软件程序来实现对粮食干燥过程的自动控制。通过控制排粮电机的转速,将干燥后的粮食含水率控制在预期的范围内。论文最后,利用Matlab的模糊逻辑工具箱和Simulink工具对模糊控制系统进行仿真分析。首先利用模糊逻辑工具箱中的图形化界面(GUI)建立模糊推理系统(FIS),在Simulink环境下,利用系统提供的功能模块构造图形化的系统仿真模型,然后通过计算机仿真模拟出实际系统的运行情况。仿真结果表明,该模糊控制系统能够较好的满足粮食干燥机控制的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外粮食干燥设备的研究和发展状况
• 1.2.1 国外粮食干燥设备的研究和发展状况
• 1.2.2 我国粮食干燥设备的现状及发展趋势
• 1.3 课题研究的主要内容及预期效果
• 第2章 粮食干燥概述
• 2.1 粮食干燥机理
• 2.1.1 表面水分的汽化
• 2.1.2 水分与粮食干物质的结合形式
• 2.1.3 物料水分的汽化过程
• 2.2 粮食干燥过程
• 2.2.1 粮食干燥特性曲线
• 2.2.2 粮食干燥机的工艺流程
• 2.3 影响粮食干燥的因素
• 2.3.1 粮食的生理状态
• 2.3.2 粮食种类、状态及水分
• 2.3.3 干燥介质状态参数
• 2.3.4 粮食与介质接触状况
• 2.4 本章小结
• 第3章 粮食干燥机控制系统的硬件设计
• 3.1 控制系统总体硬件结构
• 3.2 基于单片机的检测与控制硬件电路设计
• 3.2.1 AT89C52单片机简述
• 3.2.2 粮食水分在线检测系统设计
• 3.2.3 温度采集硬件电路设计
• 3.2.4 A/D转换硬件电路设计
• 3.2.5 输出控制电路设计
• 3.2.6 人机接口电路设计
• 3.2.7 人工复位电路设计
• 3.3 控制系统抗干扰技术
• 3.3.1 硬件系统的抗干扰措施
• 3.3.2 软件系统的抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第4章 粮食干燥机的模糊控制系统设计
• 4.1 模糊控制概述
• 4.1.1 模糊控制的基本思想
• 4.1.2 模糊控制系统的组成
• 4.1.3 模糊控制器的结构
• 4.2 粮食干燥机模糊控制器设计
• 4.2.1 模糊控制器结构设计
• 4.2.2 精确量的模糊化
• 4.2.3 确定各模糊变量的赋值表
• 4.2.4 模糊控制规则的建立
• 4.2.5 模糊控制表的建立
• 4.2.6 模糊控制表在单片机中的存储
• 4.3 本章小结
• 第5章 粮食干燥机控制系统的软件设计
• 5.1 软件实现的功能及组成
• 5.2 系统软件流程图设计
• 5.2.1 主程序
• 5.2.2 T0中断服务子程序
• 5.2.3 数据采集子程序
• 5.2.4 模糊控制算法子程序
• 5.2.5 键盘、显示子程序
• 5.3 本章小结
• 第6章 干燥机模糊控制器的计算机仿真分析
• 6.1 计算机仿真概述
• 6.1.1 仿真的概念
• 6.1.2 计算机仿真
• 6.1.3 计算机仿真软件
• 6.1.4 计算机仿真的一般过程
• 6.2 基于Matlab的模糊控制器计算机仿真分析
• 6.2.1 Matlab简介
• 6.2.2 基于Matlab模糊逻辑工具箱的模糊控制器设计
• 6.2.3 Simulink仿真及结果分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢