检索结果-南通市图书馆

基于极限学习机的玉米干燥系统出机水分含量预测模型

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沈阳农业大学学报 2023年第5期54卷 619-626页

作者：邢思敏高香兰林子木王德华曹英丽曹毅刘国辉辽宁省粮食科学研究所沈阳110032 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110161

精准预测玉米出机水分含量是实现玉米干燥过程自动控制的关键。为提升玉米干燥系统自动化程度,实现玉米出机水分的快速、无损、精准预测,研究依托粮食干燥模拟试验系统,通过调节干燥过程的热风温度、干燥段温度和排粮频率,设计8组多批... 详细信息

精准预测玉米出机水分含量是实现玉米干燥过程自动控制的关键。为提升玉米干燥系统自动化程度,实现玉米出机水分的快速、无损、精准预测,研究依托粮食干燥模拟试验系统,通过调节干燥过程的热风温度、干燥段温度和排粮频率,设计8组多批次玉米干燥平行试验,分时段获得玉米干燥过程6个点位的温湿度特征数据,以及相对应的出机玉米水分含量数据;通过相邻平均法(adjacent average smoothing,AAS)对12组温湿度特征数据进行平滑处理,平滑后的数据点集合毛刺减少、波动明显缓解,12组特征数据与玉米出机水分含量的Pearson相关性大幅提升,提高幅度在0.061~0.105之间,为后续构建玉米水分预测模型提供了数据基础;进而,研究以相邻平均法平滑后的12组特征数据作为模型输入量,构建了基于极限学习机(extreme learning ma⁃chine,ELM)的玉米干燥过程出机水分含量预测模型并进行评价分析。结果表明:基于ELM的玉米出机水分含量预测模型以sig⁃moid为激活函数、神经元个数设定为22时,模型运行速率较快、预测效果较好,其中训练集和验证集拟合优度R2分别为0.9886和0.9812,验证集R^(2)与训练集接近,表明该模型拟合效果较好、未出现过拟合情况,水分含量预测均方根误差(root mean square er⁃ror,RMSE)分别为0.2811%和0.3821%,预测误差总体较低。综上表明,模型在训练与验证过程中均具备较好的拟合效果和较高的预测准确性。该模型为玉米干燥过程的自动化控制和工艺优化提供了数据参考和技术支持。

关键词：玉米干燥预测模型极限学习机相邻平均法

玉米干燥传热传质理论及干燥工艺发展趋势分析

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黑龙江粮食 2022年第5期 78-80页

作者：朱靖宇王启民沈阳工程学院辽宁沈阳110136

本文介绍了目前玉米干燥领域理论研究和技术设备的发展现状,包括:玉米籽粒的基本结构和所含水分种类、玉米干燥传热传质理论的研究进展,以及玉米干燥技术设备的发展现状。总结了玉米现有干燥技术的优势与弊端,并对其发展趋势进行了综合... 详细信息

本文介绍了目前玉米干燥领域理论研究和技术设备的发展现状,包括:玉米籽粒的基本结构和所含水分种类、玉米干燥传热传质理论的研究进展,以及玉米干燥技术设备的发展现状。总结了玉米现有干燥技术的优势与弊端,并对其发展趋势进行了综合评价;将理论分析和实际干燥效果相结合,综合考虑干燥成本、干燥效率、干燥品质和热源清洁度等多方面因素,指出未来我国在玉米干燥领域的研究应着力于开发采用清洁热源且能效较高的新型联合干燥技术。

关键词：玉米干燥传热传质清洁

玉米干燥热泵技术应用及干燥塔角状盒优化设计研究

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玉米干燥热泵技术应用及干燥塔角状盒优化设计研究

作者：位艳芳河南工业大学

学位级别：硕士

我国是粮食生产大国,粮食干燥是粮食加工过程的关键环节,也是一个相对薄弱环节。在我国塔式干燥机是现阶段玉米干燥中使用最广泛的干燥设备,这种干燥机由于存在干燥死角,易造成粮食干燥不均,使得干燥后的玉米品质难以保证;其主要采用传... 详细信息

我国是粮食生产大国,粮食干燥是粮食加工过程的关键环节,也是一个相对薄弱环节。在我国塔式干燥机是现阶段玉米干燥中使用最广泛的干燥设备,这种干燥机由于存在干燥死角,易造成粮食干燥不均,使得干燥后的玉米品质难以保证;其主要采用传统热风炉供热,热效率较低,并且还会对环境造成污染。迫于我国目前玉米干燥加工中热量利用效率低、玉米干燥品质差、干燥不均、环境污染的问题,亟需开发采用新型替代干燥技术,减少干燥过程中的能源消耗,同时还需要优化改进干燥设备的结构,来改善玉米干燥后的品质。本文针对目前我国玉米干燥中广泛采用的塔式干燥机存在的问题,对塔式干燥机的结构进行优化设计改进,采用热泵干燥技术,设计一种新型节能环保的热泵组合干燥塔的干燥系统。基于流体力学和传热学理论,运用FLUENT软件对干燥塔内热风流场进行分析研究,为解决实际生产中玉米干燥难题提供科学依据及理论基础。本文具体研究内容如下:1.将热泵干燥技术引入到玉米干燥中,探索热泵技术在玉米干燥技术中的适用性,提高玉米干燥中的能源利用率和干燥效率。2.根据玉米的干燥需求,对干燥塔干燥段和冷却段主体尺寸进行设计计算,在ANSYS workbench中建立其三维流体模型,同时对干燥塔五边形角状盒结构进行优化和改进。对热泵主机、压缩机、风机进行了选型计算,将热泵机组与干燥塔进行匹配,建立热泵组合干燥塔的干燥系统。3.运用Fluent软件对第一干燥段角状盒开百叶窗和角状盒不开百叶窗的热风温度场、压力场、速度场分布情况行数值模拟。4.分析研究角状盒上所开百叶窗参数对热风温度场分布的影响。在单个百叶窗面积一定的条件下,研究开孔率对热风温度场分布的影响;在角状盒在相同百叶窗开孔率的条件下,研究百叶窗截面积尺寸大小对热风流场的分布的影响。

关键词：玉米干燥热泵技术干燥塔角状盒优化设计百叶窗参数仿真分析

基于神经网络的玉米干燥过程预测控制模型建立

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同方学位论文库

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粮食与油脂 2021年第12期34卷 37-40页

作者：王赫刘国辉林琳李玉周钢霞高邢宇辽宁省粮食科学研究所辽宁沈阳110032 沈阳燃气集团有限公司辽宁沈阳110032

针对粮食干燥过程作业自动化程度低、控制严重滞后以及干燥结果的不可调整等问题,以顺逆流粮食干燥机为研究对象,根据实时监测数据、现场测试数据以及生产跟班记录数据为依据建立了基于BP神经网络的玉米干燥过程预测控制模型。该模型可... 详细信息

针对粮食干燥过程作业自动化程度低、控制严重滞后以及干燥结果的不可调整等问题,以顺逆流粮食干燥机为研究对象,根据实时监测数据、现场测试数据以及生产跟班记录数据为依据建立了基于BP神经网络的玉米干燥过程预测控制模型。该模型可有效预测玉米出机含水率,为解决系统滞后难以控制的问题提供了可靠的经验与数据。

关键词：玉米干燥出机粮含水率 BP神经网络预测模型

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应用神经网络对玉米干燥含水量预报的研究

农机化研究 2008年第7期30卷 18-20,25页

作者：刘春山王俊发韩阳阳佳木斯大学机械工程学院黑龙江佳木斯154007 佳木斯大学建筑工程学院黑龙江佳木斯154007

玉米干燥过程具有不确定性、时变性和非线性等特点,针对这些特点提出了玉米干燥过程含水量的新型实时多步预测方法。基于Jordan神经网络构造了具有多作用因素输入和玉米含水量动态时间序列反馈的实时动态建模预测模型,提出了BP算法和TD... 详细信息

玉米干燥过程具有不确定性、时变性和非线性等特点,针对这些特点提出了玉米干燥过程含水量的新型实时多步预测方法。基于Jordan神经网络构造了具有多作用因素输入和玉米含水量动态时间序列反馈的实时动态建模预测模型,提出了BP算法和TD法相结合的网络学习新算法。该方法比传统预测方法具有更好的收敛性和适应性。应用结果表明,预测命中率和预测精度较高。

关键词：玉米干燥动态多步预报神经网络 BP算法

利用东北天然冷资源进行玉米干燥的工艺可行性分析

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食品工业 2016年第12期37卷 198-200页

作者：范笛王昕陈姝杨亚杰唐子璇翟一宁吉林大学食品科学与工程学院长春130062

玉米干燥是一项高能耗技术,常用的玉米干燥方法能源消耗高、品质损失大,合理利用自然冷资源开发一种低能耗、优品质的干燥技术一直是研究的热点。东北冬季外部空气湿度低、温度低,空气与玉米内部形成的湿度差、温度差大,从玉米干燥理论... 详细信息

玉米干燥是一项高能耗技术,常用的玉米干燥方法能源消耗高、品质损失大,合理利用自然冷资源开发一种低能耗、优品质的干燥技术一直是研究的热点。东北冬季外部空气湿度低、温度低,空气与玉米内部形成的湿度差、温度差大,从玉米干燥理论入手,分析了高温度差及高湿度差对玉米干燥速率的提高,使玉米干燥达到了低能耗、高品质的水平,进而得出了自然冷资源在玉米干燥节能技术中的优势,提出了玉米干燥的节能发展趋势。

关键词：玉米干燥自然冷资源节能

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燃气直热—微波辅助玉米干燥机的设计与试验

燃气直热—微波辅助玉米干燥机的设计与试验

作者：李冠南吉林大学

学位级别：硕士

“民以食为天”,粮食一直是人类赖以生存和繁衍的物质基础。我国是世界上最大的粮食生产国,也是世界上最大的粮食消费国。因此粮食安全不仅是关乎我国民生的大问题,更是保持国民经济平稳较快增长和构建和谐社会的前提条件。由于我国粮... 详细信息

“民以食为天”,粮食一直是人类赖以生存和繁衍的物质基础。我国是世界上最大的粮食生产国,也是世界上最大的粮食消费国。因此粮食安全不仅是关乎我国民生的大问题,更是保持国民经济平稳较快增长和构建和谐社会的前提条件。由于我国粮食干燥技术落后,干燥机械化程度低,每年因来不及进行干燥而损失的粮食高达年产量的5%。做为我国玉米主产区之一的东北地区是我国高水分粮食比较集中的地区,由于自然气候特点,东北地区玉米收获季节气温低,上冻时间早,这些高水分玉米来不及自然晾晒,主要依靠机械干燥方式将玉米水分降到安全水平。本研究在国家高技术研究发展计划(863计划)子课题“玉米在线检测分级和燃气直热微波辅助干燥系统研究”的支持下,结合我国东北高水分玉米的干燥现状,从高效、节能、低碳、绿色环保和技术集成的角度,研制了适用于玉米的燃气直热—微波辅助联合干燥机。通过对传统干燥工艺和微波干燥工艺的分析,提出了适用于玉米的燃气直热—微波辅助联合干燥工艺,其核心内容为:先用微波对玉米进行预热、干燥,然后再用热风干燥;采用天然气作为热风来源,取消换热器;并设计了与之相配套的5HTW-1型燃气直热—微波辅助联合干燥机,最大设计生产率为1t/h,降水幅度为5%到7%,生产率为0.5t/h时降水幅度可达10%左右。该干燥机由1个微波干燥段和3个热风干燥段组成。在分析了干燥介质循环利用的可行性的基础上,设计了循环式热风腔体,合理的选取了循环风量,在生产率为0.5t/h,降水幅度为10.5%的工况下,计算结果显示干燥介质经循环式热风腔体循环利用后,天然气的用量为7.65m/h,仅为干燥介质未循环利用时的35%,干燥机的理论耗热为6055.3kJ/kg,也降低了58%。另外根据实际生产的需要,设计了可无级变速的传动系统,输送带的速度可在0.93m/min之间实现无级变速。为了降低成本,提高干燥的均匀性,选用多个小功率的家用磁控管来产生大功率微波的馈能方式代替了大功率的工业微波源;设计了可在东北冬季低温下工作的冷却系统。以微波加热腔内的振荡模式为指标,通过计算机程序对腔体的尺寸进行了优化设计,优化结果表明当a=1.22m,b=0.51m,l=3.509m时微波腔体内可能产生的振荡模式最多,达201个之多;估算了微波腔体内填充玉米后最大场强为17.1kV/m,低于常压下空气击穿强度极限值30kV/m,不会发生高频击穿现象,根据制定的馈能口分布规则,设计了馈能口的位置。为了降低设备的微波泄漏,保证操作人员的安全并减少电磁污染,设计了该干燥机的微波防泄漏装置,包括进料端和出料端的微波抑制器,微波炉门,视镜、排潮口和进风口处的防泄漏板。在内置少量水负载微波源全开的情况下进行了微波泄漏性能检测,结果表明物料进口处泄漏量最大约为3mW/cm,符合我国的安全标准。在生产率为500kg/h的工况下进行了正交多项式回归试验,建立了玉米降水幅度与微波功率和天然气用量的回归模型为: M = 0. 065P?0.071V +2.04V?3.29,求得在降水幅度为10.5%时单位耗热量最低的参数组合为V=9.84m3/h,P=9.1kW,以此为参数进行重复试验,结果表明:在每小时500kg/h的工况下,燥降水幅度为10.43±0.32%,干燥不均匀度为0.43±0.21%,破碎率增加量0.33±0.57%,裂纹率增值为16.67±1.53%,单位耗热量为6278.48±101.64kJ/kg,与国标值相比单位耗热量减少6.3%,并且若按国标中的基础条件进行试验,该干燥机的单位耗热量还会进一步的降低。本论文所研究的5HTW-1型燃气直热—微波辅助联合干燥机具有一定的推广应用价值,对于进一步研究燃气直热—微波辅助联合干燥设备,降低干燥耗热,提高干燥效率和干燥产品的品质,有一定的实际参考价值。

关键词：燃气直热微波辅助玉米干燥微波泄漏单位耗热量

连续横流式玉米干燥机模型预测控制系统的研究

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连续横流式玉米干燥机模型预测控制系统的研究

作者：赵波吉林大学

学位级别：硕士

我国是一个农业和人口大国，保证粮食安全是我国的一项基本国策。而粮食干燥是粮食产后一个十分重要的环节，做好粮食干燥工作对于保证我国粮食安全具有至关重要的意义。玉米是我国北方地区的主要粮食作物，北方的气候条件决定了收获后... 详细信息

我国是一个农业和人口大国，保证粮食安全是我国的一项基本国策。而粮食干燥是粮食产后一个十分重要的环节，做好粮食干燥工作对于保证我国粮食安全具有至关重要的意义。玉米是我国北方地区的主要粮食作物，北方的气候条件决定了收获后的玉米必须经过干燥处理才能入仓存储，因此北方地区历来十分重视玉米干燥技术的发展。但是，玉米干燥过程是一个典型的多变量、时变性、非线性及大滞后的工业生产过程，这就加大了干燥过程自动控制的实现难度。多年来，玉米干燥过程控制模型的建立、实现、应用以及提高自动控制的水品一直是我国粮食领域的研究热点。随着计算机技术的飞跃发展，越来越多的先进控制技术开始应用于工业控制领域。本文将针对玉米干燥过程的特点、过程自动控制方面仍然存在的问题及提高干燥过程自动控制水平的需要，结合近年来在工业控制领域广泛应用的模型预测控制技术，为长春吉大科学仪器设备有限公式生产的连续横流式玉米干燥机设计模型预测控制系统。本文提出的模型预测控制解决方案，依托对象是5HSZ-R-10.0型连续横流式玉米干燥机，将会用到玉米水分在线检测传感器，智能温度调节仪，玉米位置在线检测传感器，变频调节器，RS485转RS232模块，S7-200PLC控制器和PC机等硬件设备，同时将利用计算机Lab VIEW开发平台及现场总线RS485技术设计连续式横流玉米干燥机模型预测控制系统的软件系统。主要研究内容分一下几个方面。 1.对玉米干燥过程的特点进行分析总结，找到影响玉米干燥的主要因素及适合玉米干燥的最佳工艺条件，并对其参数进行归纳。 2.基于我国多年来在薄层干燥实验研究方面取得的成果，利用美国T.L.Thempson教授的平衡模型，借助于计算机技术对深床干燥过程进行计算机模拟，并试验验证。 3.利用深床干燥过程的计算机模拟技术分析不同粮层厚度对玉米干燥过程的影响，找出连续横流干燥的合适玉米层厚度，针对此厚度的玉米进行干燥模型的建立，方程的推导。 4.在5HSZ-R-10.0型连续横流式玉米干燥机的结构及工艺特点设计与分析的基础上，建立控制系统的过程预测模型，逆过程模型及排粮速度优化算法，并进行反馈校正。 5.结合近年来广泛使用的分布式测控技术及自主研发设计的在线玉米水分传感器、玉米料位传感器等传感元件，在计算机LabVIEW开发平台上完成系统的软件设计。 6.借助于S7-200PLC可编程控制器和现场总线RS485技术，实现上下位机的通讯，完成系统的总体设计，使系统正常运转。

关键词：玉米干燥粮食干燥机模型预测控制 LabVIEW 分布式测控

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连续式玉米干燥机测控系统的研究

连续式玉米干燥机测控系统的研究

作者：王炫权吉林大学

学位级别：硕士

我国具有庞大的人口基数和粮食产量,并且每年都在稳步提升。但是根据不完全统计数据分析,收获后的粮食在运输、储存和加工生产中因没有得到适时的干燥处理而产生霉变腐烂高达700亿斤,几乎占到了我国粮食总产量的5%,给我国造成的直接经... 详细信息

我国具有庞大的人口基数和粮食产量,并且每年都在稳步提升。但是根据不完全统计数据分析,收获后的粮食在运输、储存和加工生产中因没有得到适时的干燥处理而产生霉变腐烂高达700亿斤,几乎占到了我国粮食总产量的5%,给我国造成的直接经济损失不容小觑。粮食干燥作为粮食储藏管理前的重要环节,其技术的发展直接关系到粮食安全,具有重要的战略意义。采用粮食干燥机对粮食进行机械化产后处理可以有效的减少干燥时间,大幅度的提升工作效率,具有减少人力投入和增加经济创收等重要意义。干燥机的测控系统是整个机械化生产中的核心技术,也是保证粮食完全干燥的前提。本文在充分考虑玉米干燥过程特性的基础上提出了干燥积温的概念,并结合过程控制技术、虚拟仪器技术和模糊PID控制技术,设计出一种基于积温理论控制的干燥机智能测控系统,并在连续式玉米干燥机上得到了试验验证。本文主要内容如下:(1)介绍了国内外粮食干燥机的发展过程和现状以及目前主流干燥机的测控系统,讲述了模糊控制和模糊PID控制在粮食干燥机中的应用,并结合当前存在的问题提出了相应的解决方案,其中阐述了玉米积温控制的基本思想,并将积温理论作为本测控系统控制的核心。在分析了玉米深床干燥和薄层干燥区别的前提下,探索了积温与出机水分之间的关系,由此建立了玉米深床干燥过程控制中的积温预测模型。同时通过薄层干燥模型可推导出相应的深床水分预测模型,进而预测干燥机中每段粮食的实时水分。(2)在整个测控系统中,将积温值作为长期控制的变量,预测出机水分作为短期控制的变量。通过判断等效积温值与理论积温值的差值,实现长期调整和短期调整的切换,若等效积温值与理论积温值的差值超出标准范围时,则利用模糊控制进行调节,直至积温值符合要求进而进入短期调整阶段;短期调整中则利用模糊PID控制进行调节,直至预测出机水分符合标准要求,则计算空闲时间输出给变频器控制排粮电机工作。并在控制系统中引入加权温度和的概念,用来判断干燥过程是否进入平稳状态,若干燥过程中因外界环境发生骤变,则通过判断出机水分进而改变理论积温,使系统经过调整再次达到新的稳态。(3)根据理论计算和人工经验对测控系统进行分析,将玉米出机水分在不同工况下的变化分为若干个状态,依据工作状态的不同分别建立模糊控制器和模糊PID控制器中各个控制决策。结合LabVIEW软件,编写测控系统的控制程序,并在小型玉米干燥机上进行玉米干燥试验,利用上位机与PLC、温控表、温湿度传感器和变频器等部件进行通讯,实时采集数据并进行控制。对玉米出机水分进行了跟踪测量,试验结果表明此系统在运行过程中稳定性和可靠性都能够较好的满足玉米干燥的控制要求。

关键词：玉米干燥测控系统模型预测 LabVIEW 模糊PID控制