【正文】 工性。糧食干燥機(jī)械化技術(shù)是以機(jī)械為主要手段，采用相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地控制溫度、濕度等因素，在不損害糧食品質(zhì)的前提下，降低糧食中含水量，使其達(dá)到國(guó)家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)的干燥技術(shù)。另外，通過(guò)本次有關(guān)模糊控制的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也有助于我們進(jìn)一步掌握模糊控制的理論與方法，加深對(duì)模糊控制技術(shù)的理解，并運(yùn)用模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)對(duì)象的理想控制。隨著我國(guó)對(duì)糧庫(kù)建設(shè)投入力度的加大，糧食加工業(yè)與國(guó)際日益接軌，糧食干燥的自動(dòng)化將為我國(guó)的糧食加入國(guó)際流通大市場(chǎng)奠定基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)干燥過(guò)程的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)糧食干燥機(jī)的自動(dòng)控制，對(duì)保證出機(jī)糧食水分均勻一致、干后糧食品質(zhì)、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度及充分發(fā)揮干燥機(jī)生產(chǎn)能力等具有重要意義。糧食干燥過(guò)程是典型的非線性、多變量、大滯后、參數(shù)關(guān)聯(lián)耦合的非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)過(guò)程，糧食本身又是一種復(fù)雜的生物化學(xué)物質(zhì)，為達(dá)到上述目標(biāo)，在干燥過(guò)程中必須不斷地調(diào)整干燥參數(shù)，對(duì)干燥機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行控制。當(dāng)今，模糊控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)學(xué)等諸多行業(yè)。實(shí)際對(duì)于高水分糧往往由于種種不確定的干擾, 使得輸入量很難用一個(gè)確定的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，用以往的PID控制技術(shù)已經(jīng)是不可能了，因此只有用模糊控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行控制。由于各種因素的影響和當(dāng)前技術(shù)手段的落后，以往糧倉(cāng)內(nèi)糧食霉?fàn)€、變質(zhì)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。對(duì)于高水分糧烘干的模糊控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是解決糧食的烘干過(guò)程問(wèn)題，它普遍采用熱風(fēng)干燥系統(tǒng)。隨著DCS功能的不斷增強(qiáng)和先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，部分先進(jìn)控制策略可以與基本控制回路一在DCS上實(shí)現(xiàn)。采用的先進(jìn)控制策略是建立在常規(guī)單回路控制基礎(chǔ)之上的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)約束控制，可使控制系統(tǒng)適應(yīng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性和操作要求。日前，基于知識(shí)的控制，如專家控制和模糊邏輯控制正成為先進(jìn)控制的一個(gè)重要發(fā)展方向。90年代后，過(guò)程控制己經(jīng)開(kāi)始向智能化發(fā)展，智能控制理論日益與干燥技術(shù)結(jié)合在一起，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)干燥過(guò)程進(jìn)行模型模擬和控制；專家系統(tǒng)應(yīng)用于谷物品質(zhì)預(yù)測(cè)、干燥過(guò)程控制和管理咨詢等方面。傳統(tǒng)控制方法由于大滯后和對(duì)糧食干燥過(guò)程的非線性聯(lián)系，不適于控制糧食干燥機(jī)?？傊I(yè)發(fā)展的需要、控制理論和計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展強(qiáng)有力地推動(dòng)了先進(jìn)控制的發(fā)展。先進(jìn)控制的目標(biāo)就是為了解決那些采用常規(guī)控制效果不佳，甚至無(wú)法控制的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制問(wèn)題。顯然，要克服上述困難需要對(duì)谷物干燥機(jī)的傳統(tǒng)控制方法不斷改進(jìn)，同時(shí)要探索新的、更有效的控制方法。傳統(tǒng)控制理論采用差分方程或傳遞函數(shù)，把干燥過(guò)程系統(tǒng)的知識(shí)和已有的信息表達(dá)成解析式。糧食干燥過(guò)程自動(dòng)控制問(wèn)題的研究開(kāi)始于20世紀(jì)60年代。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目 錄第一章 緒論 1 論文選題背景及研究意義 1第二章 方案論證 7 7 8 11第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 13 13 19 AD590簡(jiǎn)介 19 AD590的應(yīng)用電路 20 22 22 23 24 25 8279的引腳說(shuō)明 25 8279的工作方式 26 8279的控制命令 26 8279數(shù)據(jù)的輸入輸出 28 29 29 30 A/D轉(zhuǎn)換器及其與CPU的接口 32 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 32 33 料位傳感器 34第四章 控制算法 38 38 38 39 39 39 40 41第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 43 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 43 糧食烘干系統(tǒng)的主程序 43 主程序流程圖 43 烘干計(jì)時(shí)中斷子程序流程圖 45 PWM波形產(chǎn)生子程序流程圖 46 溫度檢測(cè)及模糊控制子程序流程圖 47總結(jié) 48致 謝 50參考文獻(xiàn) 51附錄A 52第一章 緒論 論文選題背景及研究意義在21世紀(jì)的今天，糧食烘干貯存是非常的重要，它的貯存是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事，其中糧食的烘干是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 糧食烘干 模糊控制Grain dryerAbstract Grain drying is an important step in food storage .The system is based on the singlechip puter, 89C51 developed for food drying. Firstly, the tower dryer open the valve，a certain location the food reached, which found by the material level sensor, the valve will be closed. At this point, the heating fan is started to heat the food convectively，and the temperature and humidity sensors start to work，the temperature and humidity of food will be shown on the screen at the same time。本課題針對(duì)高水分糧烘干的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用二維模糊控制器結(jié)構(gòu)，利用Mamdani推理算法，經(jīng)輸入輸出變量的模糊化，模糊推理，模糊決策等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高水分糧的烘干控制。此時(shí)加熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行對(duì)流加熱，溫度和濕度傳感器采集信號(hào)，顯示屏上實(shí)時(shí)顯示糧食的溫濕度。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 　要糧食烘干是儲(chǔ)存糧食的重要步驟，本系統(tǒng)是基于89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出的糧食烘干系統(tǒng)。首先塔式烘干機(jī)將進(jìn)糧的閥門(mén)打開(kāi)，當(dāng)料位傳感器檢測(cè)到糧食達(dá)到指定的位置時(shí)，閥門(mén)將被關(guān)閉。當(dāng)糧食達(dá)到所需要的溫濕度時(shí)，出糧口的閥門(mén)打開(kāi),糧食運(yùn)送到外面進(jìn)行緩蘇，最后糧食送入糧倉(cāng)儲(chǔ)藏。使其水分達(dá)到規(guī)定目標(biāo)本系統(tǒng)因性能穩(wěn)定，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)以被廣泛應(yīng)用到糧食烘干加工產(chǎn)業(yè)中。When the grain meet the required temperature and humidity，it pay out of the valve opening to the outside food deliveries for relief Su. Finally，the rain is delivered into the barn to store .This article concerned in drying high moisture grain, choose the twodimensional fuzzy controller structure, used the inference algorithm pass through fossilized, fuzzy inference, fuzzy design and other process of input/output date to realize the control of drying high moisture grain to make the moisture of the grain reach the provision target The system for stable performance, cost performance advantages, is to be widely applied to the food processing industry in the dryerKey words: singlechip grain drying fuzzy control 66學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。為了促進(jìn)糧食加工存儲(chǔ)企業(yè)的良性循環(huán)和持續(xù)發(fā)展，建立一個(gè)“優(yōu)質(zhì)、高效、持續(xù)”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式為出發(fā)點(diǎn)，以應(yīng)用極為廣泛的人工智能技術(shù)——模糊控制技術(shù)為核心，結(jié)合并充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種確定性和不確定性因素，在綜合了模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、決策推理理論、現(xiàn)代生產(chǎn)管理等科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，研究和設(shè)計(jì)了以不確定性理論為基礎(chǔ)的高水分糧烘干控制的模糊控制系統(tǒng)，來(lái)促進(jìn)糧食加工存儲(chǔ)企業(yè)在未來(lái)的發(fā)展中能夠進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步優(yōu)化各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)時(shí)使用前饋控制、反饋控制、反饋前饋控制和自適應(yīng)控制等傳統(tǒng)控制方法。但是在使用和設(shè)計(jì)本課題中的谷物干燥機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)會(huì)遇到很多困難[1]，原因是：1）谷物干燥過(guò)程是復(fù)雜的、時(shí)變的和非線性的；2）某些干燥過(guò)程變量(如谷物品質(zhì)和色澤)是不能直接測(cè)量的，有些變量的測(cè)量可能是不連續(xù)、不精確、不完整或不可靠的；3）干燥機(jī)的過(guò)程模型是對(duì)實(shí)際過(guò)程的近似，而且需要大量的計(jì)算時(shí)間；4）幾乎不可能用一個(gè)適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)表示像干燥過(guò)程這樣一個(gè)非線性、滯后、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)；5）谷物干燥機(jī)的被控變量和控制變量之間存在交互效應(yīng)；6）谷物干燥機(jī)的作業(yè)條件復(fù)雜，擾動(dòng)變量的范圍寬，難以調(diào)控。20世紀(jì)70年代，電子行業(yè)的進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得現(xiàn)在所謂的先進(jìn)控制的思想得以廣泛的傳播。近年來(lái)，現(xiàn)代控制和人工智能取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為先進(jìn)控制系統(tǒng)的實(shí)施奠定了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)；而控制計(jì)算機(jī)是集散控制系統(tǒng)（DCS）的普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，則為先進(jìn)控制的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的硬件和軟件平臺(tái)。然而計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能控制理論也開(kāi)始在干燥機(jī)控制中得到應(yīng)用，明顯改善了干燥機(jī)控制系統(tǒng)的性能。人工智能技術(shù)進(jìn)步在工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，先進(jìn)控制理論和控制方法應(yīng)用到谷物干燥過(guò)程的自動(dòng)化控制中，控制方法不斷改進(jìn)，控制效果提高。與控制理論、儀表、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)密切相關(guān)的先進(jìn)控制系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：1) 先進(jìn)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)主要是基于模型的控制策略，如:模型預(yù)測(cè)控制，這些控制策略充分利用工業(yè)過(guò)程輸入輸出有關(guān)信息建立系統(tǒng)模型，而不必依賴對(duì)反應(yīng)機(jī)理的深入研究。2）先進(jìn)控制系統(tǒng)通常用于處理復(fù)雜的多變是過(guò)程控制問(wèn)題，如大時(shí)滯、多變量耦合、被控變最與控制變量存在著各種約束等。3），復(fù)雜系統(tǒng)的先進(jìn)控制算法通常是在上位機(jī)上實(shí)施的。后一種方式可有效她增強(qiáng)先進(jìn)控制的可靠性、可操作性和可維護(hù)性。由于種種原因，將各種含水量不同的糧食混合在一起進(jìn)行干燥的過(guò)程中，一方面會(huì)使烘干后的糧食所含水分可能低于規(guī)定值，從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的巨大損失；另一方面，又可能使烘干后的糧食所含水分局部或整體略高出規(guī)定值，這樣烘干后的糧食在其倉(cāng)儲(chǔ)的過(guò)程中依然會(huì)產(chǎn)生霉變，從而造成經(jīng)濟(jì)效益的下降。因此，對(duì)儲(chǔ)存的高水分糧食烘干進(jìn)行控制是極其重要的。模糊控制是一種基于語(yǔ)言規(guī)則、模糊推理的高級(jí)控制技術(shù)，是智能控制領(lǐng)域最活躍、最重要的分支之一。然而，糧食干燥的基本目標(biāo)是保持干燥過(guò)程穩(wěn)定的前提下，以最低的干燥成本和能耗得到谷物最優(yōu)的烘干品質(zhì)。干燥過(guò)程的自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)干燥機(jī)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全作業(yè)的有效手段。根據(jù)國(guó)家糧食局在《“十五”糧食行業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃》中制定的發(fā)展目標(biāo)，糧食烘干過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制已成為提高我國(guó)糧食干燥處理工藝效率的關(guān)鍵問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)“十五”規(guī)劃的重要途徑?；谝陨弦蛩氐挠绊?，對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選的題目《高水分糧烘干的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》這一課題，針對(duì)高水分糧烘干過(guò)程中的種種不確定因素的影響，采用模糊控制的方法來(lái)完成，達(dá)到對(duì)高水分糧的烘干控制。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀糧食烘干是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要步驟，也是糧食生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要組成部分。它除了能有效地防止連綿陰雨等災(zāi)害性天氣所造成的損失外，還具有明顯的優(yōu)勢(shì)：一是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化和集約化提供有效手段。三是可以防止自然干燥對(duì)糧食造成的污染，以及杜絕農(nóng)民占用公路晾曬造成的交通傷亡事故。我國(guó)是世界上最大的糧食生產(chǎn)和消費(fèi)的國(guó)家，年總產(chǎn)糧食約5億噸。在這些損失中，每年因氣候潮濕，濕谷來(lái)不及曬干或未達(dá)到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食高達(dá)5%，若按年產(chǎn)5億噸糧食計(jì)算，相當(dāng)于2500萬(wàn)噸糧食。這一數(shù)字是驚人的，因此發(fā)展糧食干燥機(jī)械化技術(shù)，改變傳統(tǒng)靠天吃飯的被動(dòng)局面，使到手的糧食損失降低到最低點(diǎn)，從這一意義上說(shuō)，糧食干燥的現(xiàn)代化比田間的農(nóng)業(yè)機(jī)械化更為重要，也是糧食豐產(chǎn)、豐收的重要保障條件。糧食干燥機(jī)在美國(guó)、獨(dú)聯(lián)體、日本等國(guó)家應(yīng)用比較普遍。設(shè)備中一般具有：料位控制，風(fēng)溫控制及出糧水分控制系統(tǒng)。較普遍地應(yīng)用干、濕糧混合加熱干燥工藝（又稱分流循環(huán)干燥工藝），具有一次降水幅度大、節(jié)能和干燥質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。日本糧食干燥設(shè)備是從二戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的，主要發(fā)展適于干燥水稻的中、小型設(shè)備。采用的熱源是柴油和煤油，少量采用稻殼為燃料。我國(guó)糧食干燥機(jī)械的發(fā)展是從解放初期仿制日本、蘇聯(lián)等國(guó)外的干燥機(jī)開(kāi)始的。70年代廣東省農(nóng)機(jī)所等科研單位開(kāi)始開(kāi)發(fā)研制適合我國(guó)的中、小型干燥機(jī)型。80年代后，我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制開(kāi)始進(jìn)行改革，研制的干燥機(jī)械大多向多用化、小型化方向發(fā)展。在此期間，與干燥機(jī)械密切相關(guān)的干燥熱源的研究也取得了進(jìn)展，相繼研制成功了熱煤