学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微波连续干燥机智能控制系统研究

作　者: 陶程云
导　师: 朱德泉; 孙磊
学　校: 安徽农业大学
专　业: 农业机械化
关键词: 控制系统模糊控制单片机微波干燥温湿度
分类号: S226.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

我国是农产品生产和消费大国。在农产品收获后含水率比较高，如不能及时脱水，就会导致腐烂、变质，从而使品质下降，影响了储存和食用。目前，微波干燥技术已被广泛应用于农产品的脱水加工，但是，迄今为止，微波干燥机自动化程度低，操作不方便，主要依靠操作人员经验进行手动控制，导致干燥的效率低下，干燥质量难以保证。因此，本文旨在开发出一套控制精度高的微波连续干燥机智能控制系统，提高自动化程度，保证干燥质量，降低干燥成本本文介绍了近年来干燥机控制系统的国内外研究现状，分析了现有微波连续干燥机控制存在的问题，提出了微波连续干燥机控制系统总体设计方案，控制系统设计主要包括硬件和软件的设计。控制系统由下位机和上位机组成，下位机采用单片机，分析选择了温度、湿度、水分传感器等主要元器件，用于完成干燥过程中干燥腔内物料温度和湿度的数据采集以及入口和出口物料水分数据采集、数据处理、发送和控制等任务。上位机采用PC机，主要完成干燥腔内参数的设定、数据处理、分析、存储和显示等。软件部分是在KeilC中编写的，利用LabVIEW软件制作上位机操作界面，系统采用RS-485串行口实现上位机和下位机通讯。考虑到微波连续干燥过程存在非线性、时变性、大滞后、强耦合等特性，难以建立整个干燥过程精确的数学模型，常规的控制方法都难以达到理想的控制效果，为了提高控制精度，本文提出了将模糊控制策略应用到微波干燥机智能控制中，实现干燥过程的温度和湿度间的解耦和精确控制。利用了MATLAB的模糊逻辑工具箱设计了二输入二输出的模糊控制器，并用MATLAB中的SIMULINK对该控制系统进行了仿真。仿真结果表明应用模糊控制后控制过程的平稳性好，控制效果较为理想。该系统能够实现了温湿度超限报警，并能自动调节相应的执行机构，使整个系统恢复正常工作状态直至干燥结束，并能够实时地监测到干燥腔内温湿度值的变化情况，可以查看历史数据便于对干燥后物料品质的分析得出有效的控制策略，能够实现远程控制，具有友好的人机交互界面。经试验验证，该智能控制系统工作稳定、性能可靠，控制精度高，大大降低了操作人员的劳动强度，保证了干燥质量，降低了干燥能耗，干燥后物料的含水率和理想值非常接近，实现了微波连续干燥机的自动化和智能化。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
插图清单  9-11
附表清单  11-12
1 绪论  12-20
  1.1 本课题研究的目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-18
    1.2.1 国外干燥过程控制研究现状  13-16
    1.2.2 国内干燥过程控制的研究现状  16-18
  1.3 本课题研究的目标、主要内容、技术路线及课题来源  18-19
    1.3.1 本课题的研究目标及主要研究内容  18
    1.3.2 本课题研究的技术路线  18-19
    1.3.3 本课题的来源  19
  1.4 本章小结  19-20
2 智能控制系统硬件设计  20-41
  2.1 微波连续干燥机的结构与工作原理  20-21
  2.2 控制系统结构与功能的改进  21
  2.3 微波连续干燥过程参数的控制特点  21
  2.4 控制系统的总体方案设计  21-22
  2.5 主要元器件的选型  22-25
    2.5.1 单片机的选择  22-23
    2.5.2 传感器的选择  23-25
  2.6 硬件电路原理图的设计  25-37
    2.6.1 系统的电源电路  26-27
    2.6.2 单片机复位电路  27-28
    2.6.3 单片机时钟电路  28
    2.6.4 温湿度、水分数据采集电路  28-30
    2.6.5 液晶显示电路  30-31
    2.6.6 按键输入电路  31
    2.6.7 报警电路  31-32
    2.6.8 动作执行电路  32-34
    2.6.9 数据通信电路  34-36
    2.6.10 控制部分电路原理图  36-37
  2.7 硬件电路 PCB 设计  37-39
  2.8 系统抗干扰技术  39
  2.9 实物线路图  39-40
  2.10 本章小结  40-41
3 系统的模糊控制器设计与仿真  41-56
  3.1 模糊控制技术的理论概述  41-44
    3.1.1 模糊控制的基本原理  41-42
    3.1.2 模糊控制系统的构成  42-43
    3.1.3 模糊控制器的结构  43-44
  3.2 系统模糊控制器的设计  44-55
    3.2.1 模糊控制器结构设计  44-45
    3.2.2 精确量的模糊化  45-46
    3.2.3 模糊控制规则的确立  46-53
    3.2.4 模糊控制系统的仿真  53-55
  3.3 本章小结  55-56
4 智能控制系统软件设计  56-67
  4.1 系统软件实现的功能及组成  56
  4.2 系统软件流程图设计  56-66
    4.2.1 主程序设计  56-57
    4.2.2 按键输入设定子程序  57-58
    4.2.3 数据采集子程序  58-59
    4.2.4 显示子程序  59-60
    4.2.5 模糊控制子程序设计  60
    4.2.6 通信子程序  60-61
    4.2.7 上位机程序设计  61-66
  4.3 本章小结  66-67
5 系统实验与结果分析  67-73
  5.1 实验目的  67
  5.2 实验材料  67
  5.3 实验观察项目及实验数据统计与分析  67-72
    5.3.1 观察整个智能控制系统在干燥过程中的工作效果  67
    5.3.2 原干燥过程控制与智能控制系统性能比较  67-72
  5.4 本章小结  72-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
作者简介  80-81
攻读硕士研究生期间发表论文情况  81

微波连续干燥机智能控制系统研究

内容摘要

全文目录

相似论文