太陽能熱泵烘干機(jī)恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真.pdf

1、烘干機(jī)常用煤、電、天然氣等燃料，農(nóng)作物烘干是一個巨大的耗能過程。研發(fā)利用太陽能、空氣能等可再生能源的工業(yè)烘干設(shè)備，不但節(jié)能減排，還經(jīng)濟(jì)實惠。將太陽能集熱和空氣能熱泵結(jié)合在一起的太陽能熱泵烘干機(jī)，不但可以充分利用太陽能，達(dá)到最佳的節(jié)能效果，而且易于保證烘干工藝穩(wěn)定性的要求。農(nóng)作物種子等一些物料對烘干過程有較高的溫度控制要求，一般要求烘干溫度恒定在一個溫度范圍之內(nèi)，既不損壞農(nóng)作物種子的生物活性，又能實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的烘干過程。針對這一實際需求

2、，本文研究太陽能熱泵烘干機(jī)的恒溫控制系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下:
　　1.太陽能與空氣能熱泵并聯(lián)加熱的農(nóng)作物烘干機(jī)的方案設(shè)計。烘干機(jī)內(nèi)采用封閉流動的純凈水作為傳熱介質(zhì)，用儲水箱來儲存熱能。太陽能熱泵烘干機(jī)有三種烘干工作模式，即太陽能單獨供熱模式、空氣能熱泵單獨供熱模式和太陽能與空氣能熱泵同時供熱模式。在太陽能單獨供熱的工作模式下，計算確定太陽能集熱器的面積;參考廣州的地理位置和太陽的輻射情況，選擇太陽能集熱器在不同季節(jié)的傾角值。

3、在空氣能熱泵獨立供熱的工作模式下，計算熱泵機(jī)組的功率、型號等具體參數(shù)。根據(jù)最大限度儲存太陽能和保障烘干供熱的要求，計算確定儲熱水箱的容積。
　　2.恒溫烘干過程控制策略與算法的研究。根據(jù)烘干過程的效率、穩(wěn)定性和恒溫要求等，確定烘干機(jī)在不同工作模式下烘干控制系統(tǒng)的工作流程。根據(jù)太陽能熱泵烘干機(jī)對溫度控制的穩(wěn)定性、節(jié)能性等要求，將加入Smith預(yù)估器的模糊PID控制應(yīng)用于太陽能熱泵烘干控制系統(tǒng)中，并利用大變異遺傳算法對模糊控制算法進(jìn)行

4、優(yōu)化，提高系統(tǒng)的控制性能。
　　3.恒溫控制算法的仿真比較與優(yōu)化。根據(jù)烘干室的試驗?zāi)Ｐ?，建立熱泵壓縮機(jī)頻率與烘干室溫度之間的傳遞函數(shù)。利用MATLAB軟件的Simulink模塊，建立模糊PID控制算法、加入Smith預(yù)估環(huán)節(jié)的模糊PID控制算法、利用遺傳算法優(yōu)化后的模糊控制算法所對應(yīng)的仿真模型，通過仿真計算比較不同控制算法的控制效果。
　　4.太陽能熱泵烘干機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。在上述研究基礎(chǔ)上，運用圖形化編程工具LabVI