气体射流冲击干燥烘焙系统温度控制研究.pdf

气体射流冲击装置系统温度控制研究
李静1 高振江2
1北京市海淀区清华东路 17 号（中国农大东校区）508 信箱（100083）
2北京市海淀区清华东路 17 号（中国农大东校区）194 信箱（100083）
摘要：本文结合气体射流冲击装置的加工工艺、特点，采用单片机自动控制，以模糊控制理
论和 PID 控制理论为依据实现气体射流冲击装置加工过程的智能控制。
关键词 气体射流冲击，单片机，模糊控制，PID 控制

气体射流冲击技术是一种传热系数高、对物料形状适应性好，并能保证物料烘焙后的质
量、风味与特色的新型烤制技术。将其用于农产品加工时，由于物料的生理特性和加工工艺
的要求，使得加工过程中主要参数的控制成为重要的技术问题。本文介绍一种采用单片机、
FUZZY-PID 理论、针对气体射流冲击装置特性的温度控制系统。

(1) 不对称性：加热器通过电阻丝加热，而冷却依靠自然冷却，因而升温与降温过程表现出
截然不同的动态特性，这就要求在控制策略上也具有相应的不对称性；
(2) 温度特性：由于热传递与绝对温度有关，因而加热器的特性也随温度变化而变化。如热
辐射与绝对温度成平方关系，这使得高温时的加热器热传递变快，从控制特性上表现为加热
器的时间常数、纯滞后时间减小[1]；
(3) 扰动特性：加热器所受的干扰因素多，且干扰量大。电阻丝的发热功率与电网电压成平方
关系，电网电压稍有波动，电阻丝发热功率就会发生较大的波动。
3．研究方法的确定
基于以上复杂的温度特性，应用基于单片机的嵌入式系统使得加热器的温度控制系统稳
定可靠、维护方便、抗干扰能力强[2]，且可以采用先进的控制算法以进一步提高控制性能。本
文中采用FUZZY-PID控制方法来实现。该控制方法有如下优点：[3]
(1) 模糊控制可以实现快速升温，且超调小；
(2) PID 控制可以消除稳态误差；
(3) 采用 FUZZY-PID 控制方案控制加热器，既可在升温阶段获得快速、超调小的模糊控制的
优点，又可在恒温阶段获得 PID 控制消除稳态误差的优点；
(4) 在抑制和消除干扰方面，模糊控制和 PID 控制在各自的控制区域内都能充分发挥各自的
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优势，避开各自的弱点。

控制原理
采用具有 FUZZY-PID 单闭环控制系统来实现，其控制原理方框图如图 1 所示：
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