生物质气化热风烘干窑温度控制系统的设计与仿真
发布时间：2021-09-30 19:31
物料烘干是工农业生产过程中的“耗能大户”,研发利用可再生能源的工业烘干设备是烘干行业的迫切需求。通过对生物质气化技术的研究,研发一套生物质气化热风烘干窑（Biomass Gasification Hot-air Drying-kiln,BGHD）系统,将生物质气化技术、生物质燃气燃烧技术与高温热风烘干技术结合在一起并应用在烘干系统中。针对BGHD系统中生物质气化过程的不稳定性与物料烘干的温度控制要求,应用粒子群算法（PSO）优化模糊PID控制器参数（简称:PSO-FPID算法）,设计出BGHD温度控制系统。通过调节BGHD系统中气化炉的鼓风量,使烘干窑的温度维持在预设范围内,满足了农产品的烘干需求。本文的主要研究工作如下:（1）BGHD系统的整体方案设计。分析BGHD系统的组成部分与工作原理,根据系统的烘干需求,完成对BGHD系统中热风炉和生物质燃气燃烧器的选型。通过分析不同结构类型的气化炉特点,完成对气化炉的结构改造与参数设计。（2）BGHD温度控制策略与优化算法设计。分析BGHD系统的能量流程图,获得影响烘干窑温度的关键控制因素,并对BGHD系统的温度控制流程进行分析。针对BGHD...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与来源
1.2 国内外研究现状
1.2.1 生物质气化技术的研究现状
1.2.2 生物质气化技术应用在烘干领域的研究现状
1.2.3 农产品烘干控制系统的研究现状
1.3 本文主要研究内容及结构
第二章 生物质气化热风烘干窑系统的结构设计
2.1 BGHD系统的组成及工作原理
2.2 BGHD系统中主要设备的选型与设计
2.2.1 BGHD系统的烘干需求
2.2.2 热风炉的选型
2.2.3 生物质燃气燃烧器的选型
2.2.4 生物质气化炉的结构与参数设计
2.3 本章小结
第三章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的优化算法设计
3.1 BGHD温度控制系统的分析
3.1.1 BGHD温度影响因素的分析
3.1.2 气化炉内鼓风量与可燃气产量之间的关系
3.1.3 BGHD温度控制流程分析
3.2 基于模糊PID控制的BGHD温度控制系统的设计
3.2.1 隶属度函数的确定及模糊化
3.2.2 模糊控制规则的建立
3.2.3 解模糊化及变量参数输出
3.3 PSO-FPID控制算法
3.3.1 带变异算子的PSO算法
3.3.2 PSO-FPID控制算法的流程分析
3.4 BGHD系统中PSO-FPID控制算法的实现流程
3.5 本章小结
第四章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的建模与仿真
4.1 烘干窑模型的建立
4.1.1 系统模型形式的确定
4.1.2 烘干窑试验阶跃响应曲线的测定
4.1.3 烘干窑模型的求取
4.2 基于MATLAB模糊工具箱的BGHD温度控制系统设计
4.3 基于常规PID与模糊PID控制算法的仿真研究
4.4 基于PSO-FPID控制算法的仿真研究
4.4.1 PSO算法运行参数确定
4.4.2 基于PSO-FPID控制算法的系统仿真模型
4.4.3 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的设计
5.1 BGHD温度控制系统的下位机设计
5.1.1 主控芯片的选择
5.1.2 温度检测电路设计
5.1.3 变频驱动电路设计
5.1.4 下位机显示屏模块及故障报警电路
5.1.5 通讯电路设计
5.1.6 下位机系统整体硬件连接图
5.1.7 下位机系统的软件设计
5.2 BGHD温度控制系统的上位机设计
5.2.1 BGHD温度控制系统串口通信与登录界面设计
5.2.2 BGHD温度控制系统操作界面设计
5.3 本章小结
结论与展望
一.结论
二.展望
参考文献
攻读硕士期间科研成果
致谢
附录1
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能热泵烘干机恒温控制系统设计与仿真[J]. 曹艺,吴永明,刘毅. 机械设计与制造. 2017(10)
[2]试谈粒子群算法[J]. 朱俚治,王兴虎. 电脑编程技巧与维护. 2017(11)
[3]基于PSO-BP算法的油菜籽干燥工艺参数的优化[J]. 朱光耀,谢方平,陈凯乐,代振维. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]苦瓜片气体射流冲击干燥特性及干燥模型[J]. 薛珊,赵武奇,高贵田,吴忠. 中国农业科学. 2017(04)
[5]新常态下中国能源需求预测预警研究[J]. 方德斌,时珊珊,杨建鹏. 资源开发与市场. 2017(01)
[6]生物质燃气燃烧器技术研究进展[J]. 仉利,赵立欣,姚宗路,丛宏斌,张晓辉,王永振. 中国农机化学报. 2017(01)
[7]层式下吸式气化炉中单颗粒生物质的热解模型[J]. 薛爱军,潘继红,田茂诚,张冠敏,冷学礼. 林产化学与工业. 2016(01)
[8]西门子MM430变频器在生产水泵节能上的应用[J]. 沈中恒. 电世界. 2016(02)
[9]BP神经网络PID控制算法在农作物干燥控制系统中的应用研究与设计[J]. 吕伟,姚凯学. 计算机测量与控制. 2015(02)
[10]学习因子和时间因子随权重调整的粒子群算法[J]. 马国庆,李瑞峰,刘丽. 计算机应用研究. 2014(11)
硕士论文
[1]生物质燃气集中供气项目可行性研究[D]. 李生华.广东工业大学 2015
[2]新型粮食烘干机智能测控系统[D]. 张虎.吉林农业大学 2012
[3]利用太阳能的干燥设备设计及试验研究[D]. 冯前前.新疆农业大学 2012
[4]蚁群算法研究及其应用[D]. 俞云新.华东交通大学 2011
[5]中央空调冷冻水系统一种智能控制方式的研究[D]. 唐鑫.重庆大学 2009
[6]粒子群算法的改进及应用[D]. 刘丽芳.太原理工大学 2008
[7]一种气化数学模型及木屑的高温气化试验[D]. 林竹.中南大学 2005
[8]单片机控制技术在谷物干燥中的应用研究[D]. 王保利.西北农林科技大学 2003
本文编号：3416507
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与来源
1.2 国内外研究现状
1.2.1 生物质气化技术的研究现状
1.2.2 生物质气化技术应用在烘干领域的研究现状
1.2.3 农产品烘干控制系统的研究现状
1.3 本文主要研究内容及结构
第二章 生物质气化热风烘干窑系统的结构设计
2.1 BGHD系统的组成及工作原理
2.2 BGHD系统中主要设备的选型与设计
2.2.1 BGHD系统的烘干需求
2.2.2 热风炉的选型
2.2.3 生物质燃气燃烧器的选型
2.2.4 生物质气化炉的结构与参数设计
2.3 本章小结
第三章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的优化算法设计
3.1 BGHD温度控制系统的分析
3.1.1 BGHD温度影响因素的分析
3.1.2 气化炉内鼓风量与可燃气产量之间的关系
3.1.3 BGHD温度控制流程分析
3.2 基于模糊PID控制的BGHD温度控制系统的设计
3.2.1 隶属度函数的确定及模糊化
3.2.2 模糊控制规则的建立
3.2.3 解模糊化及变量参数输出
3.3 PSO-FPID控制算法
3.3.1 带变异算子的PSO算法
3.3.2 PSO-FPID控制算法的流程分析
3.4 BGHD系统中PSO-FPID控制算法的实现流程
3.5 本章小结
第四章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的建模与仿真
4.1 烘干窑模型的建立
4.1.1 系统模型形式的确定
4.1.2 烘干窑试验阶跃响应曲线的测定
4.1.3 烘干窑模型的求取
4.2 基于MATLAB模糊工具箱的BGHD温度控制系统设计
4.3 基于常规PID与模糊PID控制算法的仿真研究
4.4 基于PSO-FPID控制算法的仿真研究
4.4.1 PSO算法运行参数确定
4.4.2 基于PSO-FPID控制算法的系统仿真模型
4.4.3 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 生物质气化热风烘干窑温度控制系统的设计
5.1 BGHD温度控制系统的下位机设计
5.1.1 主控芯片的选择
5.1.2 温度检测电路设计
5.1.3 变频驱动电路设计
5.1.4 下位机显示屏模块及故障报警电路
5.1.5 通讯电路设计
5.1.6 下位机系统整体硬件连接图
5.1.7 下位机系统的软件设计
5.2 BGHD温度控制系统的上位机设计
5.2.1 BGHD温度控制系统串口通信与登录界面设计
5.2.2 BGHD温度控制系统操作界面设计
5.3 本章小结
结论与展望
一.结论
二.展望
参考文献
攻读硕士期间科研成果
致谢
附录1
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能热泵烘干机恒温控制系统设计与仿真[J]. 曹艺,吴永明,刘毅. 机械设计与制造. 2017(10)
[2]试谈粒子群算法[J]. 朱俚治,王兴虎. 电脑编程技巧与维护. 2017(11)
[3]基于PSO-BP算法的油菜籽干燥工艺参数的优化[J]. 朱光耀,谢方平,陈凯乐,代振维. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]苦瓜片气体射流冲击干燥特性及干燥模型[J]. 薛珊,赵武奇,高贵田,吴忠. 中国农业科学. 2017(04)
[5]新常态下中国能源需求预测预警研究[J]. 方德斌,时珊珊,杨建鹏. 资源开发与市场. 2017(01)
[6]生物质燃气燃烧器技术研究进展[J]. 仉利,赵立欣,姚宗路,丛宏斌,张晓辉,王永振. 中国农机化学报. 2017(01)
[7]层式下吸式气化炉中单颗粒生物质的热解模型[J]. 薛爱军,潘继红,田茂诚,张冠敏,冷学礼. 林产化学与工业. 2016(01)
[8]西门子MM430变频器在生产水泵节能上的应用[J]. 沈中恒. 电世界. 2016(02)
[9]BP神经网络PID控制算法在农作物干燥控制系统中的应用研究与设计[J]. 吕伟,姚凯学. 计算机测量与控制. 2015(02)
[10]学习因子和时间因子随权重调整的粒子群算法[J]. 马国庆,李瑞峰,刘丽. 计算机应用研究. 2014(11)
硕士论文
[1]生物质燃气集中供气项目可行性研究[D]. 李生华.广东工业大学 2015
[2]新型粮食烘干机智能测控系统[D]. 张虎.吉林农业大学 2012
[3]利用太阳能的干燥设备设计及试验研究[D]. 冯前前.新疆农业大学 2012
[4]蚁群算法研究及其应用[D]. 俞云新.华东交通大学 2011
[5]中央空调冷冻水系统一种智能控制方式的研究[D]. 唐鑫.重庆大学 2009
[6]粒子群算法的改进及应用[D]. 刘丽芳.太原理工大学 2008
[7]一种气化数学模型及木屑的高温气化试验[D]. 林竹.中南大学 2005
[8]单片机控制技术在谷物干燥中的应用研究[D]. 王保利.西北农林科技大学 2003
本文编号：3416507
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