糧食幹燥過程的先進控（kòng）製（2）

3　過程控（kòng）製研究中存在問題

3.1幹燥技術（shù）與控（kòng）製技術（shù）未（wèi）充分結合

      幹燥過程是典型的多變量、大慣性（xìng）、高度非線性複雜係統（tǒng），建立一（yī）個理想的符合實際幹燥過程的數學模型^困難；而（ér）且建立模型要花費大量精力，有時甚至是不（bú）可能（néng）。通常為便於（yú）研究要對建模條件（jiàn）進行簡（jiǎn）化，簡化後的（de）方程不能正確（què）反映幹燥過程，簡化常（cháng）常會帶來誤（wù）差。有的模型如熱、質傳遞模型、幹燥（zào）過程優化控製型、模糊控（kòng）製及智能控製型等，都有不夠（gòu）^之處。同時幹燥理論研究（jiū）局（jú）限在擴散理論的（de）圈子中、未找到物料（liào）自身的特性函數，這也（yě）給^模型的建立帶來了（le）難度。即使一些（xiē）幹燥過程能夠建立起（qǐ）^的數學模型，其結構往往也^複雜，難以設計並實現有效的控製。目前的研（yán）究基本上停留以一維數學（xué）模型為基礎的控製上，常常是隻控製某一個特定（dìng）的參數，控製效果不理想，更不能完成多目標的智能控製。沒有一個很好的數學模型，在實施控製（zhì）時不得不尋求其他間（jiān）接方法，這在一定程度上影響（xiǎng）了控製的精度和效果（guǒ），幹燥技術研究與控製技術研究結合得不夠好，使幹燥機控製（zhì）對發揮幹燥機^高效能、對提高產品質量的作用沒有完全體現（xiàn）。

3.2 幹燥過程控製方法（fǎ）及控製（zhì）效果研究較（jiào）少

3.2.1　過程控製中控製變量少

      幹燥過（guò）程控（kòng）製係統（tǒng）以常規單變量技術為基（jī）礎（chǔ），控製的（de）目（mù）標主要局限於對某一個變量或幾個變（biàn）量的平（píng）穩操作，保證生產平穩和（hé）少出事（shì）故。隨著糧食幹燥工（gōng）業日益走向大型化、集成化、連續化（huà）、複雜化，對過（guò）程控（kòng）製的品質提出了更高的要求，一個良好的控製係統不但要保護係統的穩定性和整個生產的安全，滿足一定的（de）約束條件，而且應該帶來一（yī）定的經濟效益和社會效益。而在糧食幹燥（zào）中（zhōng），當某一烘幹段中熱風（fēng）的溫度和濕度一旦變化，不僅對該烘幹段糧食的（de）溫度和含水率產生直（zhí）接的影響，還會間接影響到下一段（duàn）乃至烘幹塔出口糧食的溫度和含水率。若排糧電（diàn）機轉速放慢或者加（jiā）快，不僅烘幹塔出（chū）口的糧食水分（fèn）會變化，每一段（duàn）烘幹段內糧食（shí）溫度和水分都會發生相應的改變。在這一係列複雜的變化過程中，必然會伴（bàn）隨時滯、耦合、時變以（yǐ）及一係（xì）列非線性（xìng）的過程。如果隻是將被控變量的偏差和偏差變化率作為控製係統的（de）輸入，當係統內部或外部幹擾增多時，很（hěn）難保證其控製效果。經典的模糊控製係統常將研究問題簡化為單輸入單輸出單變量模糊控製器在應用中有（yǒu）很大局限（xiàn）性（xìng），控（kòng）製器（qì）的輸入隻有被控變量的偏差及偏差變化，實質上相當於一（yī）個可變參數的單輸入PD調節器。因此（cǐ），幹燥過程的複雜（zá）性決定了控製量和被控製量不止一個，互相之間存在錯綜複雜的影響關係，各（gè）被控製量的^佳值也會存在（zài）相互製約的因素，難以尋求^優的控製方案。

3.2.2　先進控（kòng）製應用少（shǎo）且方法（fǎ）集中單一

      雖然數十年來就開始探究（jiū）將（jiāng）如何智能控製應（yīng）用於幹燥工（gōng）藝中，但是關（guān）於糧食幹（gàn）燥先進控製係統的設計方（fāng）法研究甚少，而且集中（zhōng）於某種（zhǒng）方法的研究較多。“十五”期間國家糧食局花費了大量（liàng）的資金用於解決糧食幹燥過程中的水分在線（xiàn）測試（shì）和自動控製，結合（hé）一些（xiē）糧庫（kù）進行了一些項目的研究和開發工作，但多數設計單（dān）位都采用模（mó）糊控製方法。瀏覽國內學位論（lùn）文也可以看（kàn）到，較（jiào）多的是利用神經網絡建立烘幹（gàn）塔（tǎ）的數學模型、用模糊思想對幹燥機的性能進行綜合評價和對幹燥機的設計進行優化；沒（méi）有一份應用模型預測控製的報道（dào）。先進控製方法雖然有（yǒu）很（hěn）多優點，但單（dān）一方（fāng）法（fǎ）也存在著這樣或那（nà）樣的不足。模糊控製是建立（lì）在熟練操作才經驗的基礎上，需要通過（guò）係統自學（xué）習，不（bú）斷修正參數（shù）才能（néng）逐（zhú）步逼近目標值。而幹燥時糧食水分影響因（yīn）素多，不容易（yì）找到熟練操作者的經驗參數，而未（wèi）采（cǎi）用較準確反映烘幹（gàn）機控製量的數學模型方（fāng）法進行自動控製設計，很難保證幹燥後糧食品質。自適應控製（zhì）雖然能在一定程（chéng）度上解決不（bú）確定問題，但算法複雜、計算量大，且對過程未建模動態和擾動的適（shì）應能力差，係統魯（lǔ）棒性問題尚待進一步（bù）解決，應用受到限製。開（kāi）發基於友好圖（tú）形界麵的^係統是幹燥（zào）過程控製的發展方向之一，但由（yóu）於進行問題求解時搜索的時間較長，^係統用於在線控（kòng）製方麵的能力比（bǐ）較差。在神（shén）經（jīng）網絡建（jiàn）模形式中，基於BP 算法的網絡具有訓練時間長，且經常發生（shēng）不收斂的缺點；采用徑向基函數（shù）近似幹燥過程雖然可（kě）大大提高收斂速度，並使網絡能夠收（shōu）斂於全局^小值（zhí），但其中心坐標確定（dìng）較困難。大部分現有的非線性（xìng）模型預測控製方法隻（zhī）能用於較慢（màn）的過程控製，對於實時性要求較高的幹（gàn）燥過程控製不利。因此，單一應用某種控製（zhì）策略必然不能^好（hǎo）地發揮過程控製（zhì）的優勢。

3.3　檢測多於控製，水分傳（chuán）感器精度和穩定性不高

      糧食幹燥參數的檢測（cè）與（yǔ）控製儀表直接關係到幹燥的質量和經濟效（xiào）益。國產糧食幹燥機自動控製應用不多，有些幹燥機裝有（yǒu）風溫數字顯示和超溫報警以（yǐ）及排糧速度顯示裝置，但（dàn）不能自動控製。國內糧食水分檢測（cè）儀對糧食水（shuǐ）分的單純測量和顯示（shì），沒有形成與（yǔ）糧食幹燥設備配套的實時、在線控製係（xì）統，無法實現糧（liáng）食幹燥過程的自動控製。糧食（shí）水分測試難以實（shí）現在線快速測量，目前國內（nèi）使用的幹燥設備由於沒有一種定型的動態過程水分檢測的方（fāng）法，無法實現糧食幹燥過程的自動控製。在線水分測試傳感器測試精度和穩（wěn）定性問題一起沒有得到很好得解決，沒有真正成熟到真正可靠檢測的階段，影響了過程方法的精度（dù）。

4 發展方向

4.1　幹燥過程模型的完善

      繼續深入研究幹燥過程中（zhōng）物料（liào）內部熱質傳遞（dì）規律（lǜ）；建立起（qǐ）能夠^反映幹燥過程狀態的數（shù）學模型有助於完善幹（gàn）燥過程的自動控製。同時，可以建立幹燥過程的智能模（mó）型，用智能模型（xíng）來替代數（shù）學模型，智能控（kòng）製係統就能（néng）逼近（jìn）真實係統和對其進行有效的控製。如用用人工神經網絡技術來建立數學模型，人工神經網絡（luò）技術則能將多個（gè）自變量映射到多個因變量，因此特別適合於複雜的糧食幹燥過程。

4.2　多種控製方法（fǎ）的結合滲透

      單一采用某種先進控製技術難（nán）以充分發揮優勢，一種必然（rán）的趨勢是各種控製（zhì）策略互相滲透，取長補短，互濟優勢，結合（hé）成複合的控製（zhì）策略。多種控製策略相結合的複合控製策略克服了（le）單獨策略的不足（zú），更具有優良特性，能更好地滿足不同應用的要（yào）求，是（shì）今後的發展方向。研究表明，用神經網絡代替模（mó）糊數學的推理（lǐ）方法，將使^係統的在線控製能力大（dà）大（dà）提高；將人工神經（jīng）網絡與^係統結合起來（lái）的神經網（wǎng）絡^係統對於問題求解是一種有益的（de）嚐試（shì）；神經（jīng）網絡與傳統控製理論的結合使控製（zhì）係（xì）統具有相當程度的智能。因此，複合控製策略將促使停留於數學仿真和實（shí）驗室研究階段的神經網絡控製的研究用於實際係統控製（zhì）。模糊PID顯合控製、模糊（hú）變結構（gòu）控製、自適應模糊控（kòng）製，模糊預測控製、模糊神經網絡控製、^模糊控製等複合控製正（zhèng）在興起，相信會有更大發展和廣泛應用。

4.3　控製策略的深（shēn）入研究

      幹燥過（guò）程係統的設計已不能采用單（dān）一的（de）基於定量的數學模（mó）型的傳（chuán）統控製理論和控製技術，必須進一（yī）步開發高級的過程控製係統，研究先進的過程控製規（guī）律，以及（jí）將現有的控製理論和（hé）方法向過程控（kòng）製領域移植和改造等（děng），這些方麵也（yě）越來越受到控（kòng）製界的關注。進一步加強控製理論研（yán）究，如在預測控製的三（sān）大機理： 預測模（mó）型、反饋校（xiào）正方法、求解優化的策（cè）略上下功夫，全（quán）方位地去加（jiā）以研究和突破；幹燥過程控製中（zhōng）迫切要求開發出實時性好的模型預（yù）測控製（zhì）方法，在保證幹燥質量的前提下使在線計（jì）算時間減少；注重學科的交（jiāo）叉研究，借鑒其他有效的控製方法，解（jiě）決過（guò）程控（kòng）製現有難題，不斷完善、發展和創新現（xiàn）有（yǒu）幹燥（zào）過程控（kòng）製算法；進一步提高幹（gàn）燥品質自動（dòng）控製係統的可靠性，建（jiàn）立具有自適應能力（lì）的（de）控製算法。