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02.恒温水箱的通断控制
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恒温水箱控制系统
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太阳能热泵烘干机恒温控制系统的设计与仿真
【摘要】：烘干机常用煤、电、天然气等燃料,物料烘干是一个巨大的耗能过程。研发利用太阳能、空气能等可再生能源的工业烘干设备,不但节能减排,还经济实惠。将太阳能集热和空气能热泵结合在一起的太阳能热泵烘干机,不但可以充分利用太阳能,达到最佳的节能效果,而且易于保证烘干工艺稳定性的要求。农作物种子等一些物料对烘干过程有较高的温度控制要求,一般要求烘干温度恒定在一个温度范围之内,既不损坏农作物种子的生物活性,又能实现稳定、高效的烘干过程。针对这一实际需求,本文研究太阳能热泵烘干机的恒温控制系统。本文的主要研究工作如下：1.太阳能与空气能热泵并联加热的农作物烘干机的方案设计。烘干机内采用封闭流动的纯净水作为传热介质,用储水箱来储存热能。太阳能热泵烘干机有三种烘干工作模式,即太阳能单独供热模式、空气能热泵单独供热模式和太阳能与空气能热泵同时供热模式。在太阳能单独供热的工作模式下,计算确定太阳能集热器的面积；参考广州的地理位置和太阳的辐射情况,选择太阳能集热器在不同季节的倾角值。在空气能热泵独立供热的工作模式下,计算热泵机组的功率、型号等具体参数。根据最大限度储存太阳能和保障烘干供热的要求,计算确定储热水箱的容积。2.恒温烘干过程控制策略与算法的研究。根据烘干过程的效率、稳定性和恒温要求等,确定烘干机在不同工作模式下烘干控制系统的工作流程。根据太阳能热泵烘干机对温度控制的稳定性、节能性等要求,将加入Smith预估器的模糊PID控制应用于太阳能热泵烘干控制系统中,并利用大变异遗传算法对模糊控制算法进行优化,提高系统的控制性能。3.恒温控制算法的仿真比较与优化。根据烘干室的试验模型,建立热泵压缩机频率与烘干室温度之间的传递函数。利用MATLAB软件的Simulink模块,建立模糊PID控制算法、加入Smith预估环节的模糊PID控制算法、利用遗传算法优化后的模糊控制算法所对应的仿真模型,通过仿真计算比较不同控制算法的控制效果。4.太阳能热泵烘干机控制系统的硬件设计。在上述研究基础上,运用图形化编程工具LabVIEW对控制系统的上位机部分进行设计,实现对烘干房的温度数据的实时监测和控制；下位机选用STM32单片机作为核心,完成对烘干温度等被控对象的检测及相关执行器件的控制等功能。
【学位授予单位】：广东工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TK519
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