隧道式电烘炉控制系统研究

摘要

400KW 隧道式电烘炉是饼干生产线的关键设备，原来温度控制全靠手工操作，参数设定既繁琐又容易出错，而且实时性差，导致饼干烘烤的效果不理想，既影响产品质量，浪费电能，也满足不了某些特殊饼干生产工艺要求。如何减轻参数设定和调整的工作量，使得系统更加有效率地工作，节约电能消耗，就成为迫切需要解决的问题。 本文以400KW 隧道式电烘炉的温度控制系统为研究对象，分析了隧道式电烘炉的结构特点，结合不同品种饼干的温度控制曲线，获得了隧道式电烘炉温度控制系统的数学模型，该模型具有时变、不确定性和非线性等特点。在些基础上，研究了常规PID、改进数字PID和智能PID算法。 通过对常规PID控制算法、积分分离PID控制算法、变速积分PID控制算法、带滤波器的PID控制算法、不完全微分PID控制算法和微分先行PID控制算法等PID控制算法的仿真研究，可知它们都不能满足隧道式电烘炉的温度控制的要求。 根据模糊控制和免疫控制的原理，提出了基于模糊免疫PID控制算法，并将其应用于电烘炉温度控制系统中。仿真结果表明其控制性能优于常规PID控制及改进的数字PID算法，完全满足隧道式电烘炉的控制要求。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1饼干食品需求发展概况

1.1.2食品机械发展的新趋势

1.1.3 400KW隧道式电烘炉控制系统简介

1.2隧道式电烘炉控制系统研究现状

1.3论文的研究内容及结构安排

第二章隧道式电烘炉系统结构

2.1烤炉的分类

2.1.1按热源分类

2.1.2按结构型式分类

2.2隧道式电烘炉内部结构

2.2.1红外辐射元件的布置

2.2.2温度检测与控制

2.3设备参数及设备配置

2.3.1 FX2N介绍

2.3.2 FX0N-3A介绍

2.3.3三菱变频器FR-A700介绍

2.3.4 F900GOT系列触摸屏介绍

2.4电加热隧道式网带烘烤炉的工作原理

2.5多温区电气加热炉控制系统数学模型

2.6焙烤技术

2.6.1苏打饼干的焙烤技术

2.6.2酥性饼干焙烤技术

2.6.3韧性饼干焙烤技术

2.7食品的高温工艺

2.8脱水工艺

2.9小结

第三章数字PID控制算法及其仿真

3.1引言

3.1.1常规PID的控制原理

3.1.2数字PID控制器

3.2改进数字PID控制算法及电烘炉模型仿真

3.2.1积分分离PID控制算法及其仿真

3.2.2变速积分PID控制算法及其仿真

3.2.3带滤波器的PID控制算法及其仿真

3.2.4不完全微分PID控制及其仿真

3.2.5微分先行PID控制及其仿真

3.3小结

第四章模糊免疫PID控制算法及其仿真

4.1引言

4.2模糊控制原理

4.2.1模糊数学

4.2.2隶属度及隶属函数的确定

4.2.3精确输入的模糊化

4.2.4模糊规则与模糊推理

4.2.5反模糊化

4.2.6模糊系统的组成

4.3免疫控制原理

4.3.1典型人工免疫算法

4.3.2基本免疫算法

4.4模糊免疫PID控制算法

4.5模糊免疫PID控制算法在饼干电烘炉上的应用

4.6 小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文