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实现粮食烘干机的自动控制，对保证出机粮食水分均匀一致、干后粮食品质、减轻操作人员劳动强度及充分发挥烘干机生产能力等具有重要意义。
1、粮食烘干机自动控制的发展现状
Zachariah和Isaacs于1966年试验了4种大型烘干机的控制方法，即：PID控制（比例一积分控制）、前馈和PID反馈控制、开关控制、PID和开关控制。每一种控制策略均求出最优的放大系数k (gain)和时间常数t的值，以便保证初水分产生一个阶跃时终水分的误差和干燥速率的积分值为最小。研究中发现对一个给定干燥条件下求出的最优的控制方法，在另一种干燥条件下可能很不稳定。他总结时认为干燥过程的计算机模拟可以提供一种快速而准确的研究自控系统性能的方法和有力工具，并且试验表明前馈开环控制方案的效果较好，富通新能源生产销售滚筒烘干机、气流式烘干机等机械设备。
Borsum和Bakker - Arkema教授于1982年研究了单级顺流式烘干机的自控系统，他们使用了微处理器控制粮食流量。由于当时尚无商业上可提供的物美价廉的水分在线测试仪器，他们用于控制的算法是一种比例积分反馈控制的相当算法(digitalequivalent)。该单片机控制器可以保持出机粮食平均温度在±0.5℃内（与设计值相比），相当于出机粮食水分偏差为±0.2%。Borsum和Bakker建议使用一个温度传感器来检测入机粮食温度的变化，并作为一个前馈的信号，以便减小它对出机粮温的影响，而粮温是用来控制干燥过程的参数。
Stone于1983年利用计算机模拟技术对比了前馈控制和传统的比例一积分控制，他用热风温度作为控制变量，以控制出机粮食水分。他用预期的终水分和计算机模拟的终水分的差值的平方和来比较评价控制器的性能，对比结果表明PID控制优于简单的FF（前馈）控制。Stone对FF控制作了如下试验：他把FF控制器的响应时间延迟了一半，发现它的ISE（误差积分和）是简单FF控制的26%，是传统PID控制的48%。他指出前馈控制不适应烘干机参数的变化，认为采用前馈十反馈或自适应控制是一种较好的控制方案。
Becker于1983年开发了一种简化的干燥过程模型，并用于连续横流式烘干机的微机控制。该模型与强有力的分布参数模型相比并不逊色，用于干燥过程的优化，可使耗油费和人工费最小。在进行室内烘干玉米试验时，发现热风温度是主要制约因素，他认为横流式烘干机可用的最高热风温度为117 ℃。
Forbes利用反馈线性过滤方法(Feed backlinear filtering)决定干燥特性参数。他试验了4种控制策略并与计算机模拟进行了比较，即反馈（由出口水分控制）、PID控制、前馈（超前／滞后，由入口处谷物水分控制）、基于模型的前馈控制（利用烘干机入口处的平均水分控制）。他利用终水分的预测值与设定值的差值平方和对比了4种控制方案的性能，惟一的控制参数是排粮辊的转速，热风温度是保持不变的。试验表明，PID反馈控制和前馈控制反应效果均不好，原因是时间滞后太大和入机粮食水分变化太频繁。他指出这两种控制方案的主要问题是控制系统的响应是基于刚刚进机的粮食水分或者刚刚离机的粮食水分。试验发现，基于模型的前馈控制方案效果最好，即利用入机粮食的平均水分作为整机粮食水分进行控制。他对该控制系统进行了产业化开发，并在大型烘干机上进行了试验，与手动控制比较，该机性能大大改善，此套系统己由加拿大Rolfes公司正式生产，自1984年起已经在政府支持下生产了50套（安大略州粮食烘干机改型计划），并装在大型粮食烘干机上。生产试验表明，安装该自控系统的烘干机节能13. 5%，95%的用户认为烘干机的生产率有所提高，97%的用户认为粮食过干现象大为减少，81%的用户则要求更高的粮食品质。
英国Whitfield于1986年利用计算机模拟技术对顺流式粮食烘干机的PID控制器参数进行了优化研究，即根据出机粮食水分控制粮食流量，数据取自顺流式粮食烘干机并用于验证模拟的准确性。研究表明，实测值和预测值的绝对误差在1%（干基）之内。他还利用不同的放大系数k(gain)和不同的积分时间对干燥过程进行模拟，以期获得最佳性能，农场中的实际数据被用于模拟程序的输入。使用经验表明，该控制系统在某些条件下工作很好，但不是所有条件均好，这主要是由于处理量和干燥水分的非线性关系存在所致。
瑞典Nybrant于1985年开发了一种自适应(adaptive)控制系统。他利用排气温度控制粮食水分，并利用一个实验室用的批式烘干机深入研究了风温、风量对排气温度和粮食水分的影响，目的是分析利用排气温度确定出机粮食水分的可行性。研究发现，即使排气温度保持不变时，初水分变化时出机粮食水分也是变化的。Nvbrant利用实验室的小型烘干机对自适应控制器进行了试验，证明尽管条件多变，自适应控制器能够比较准确的控制排气温度。
Brook和Bruce于1986年对近代最新的谷物烘干机自控系统作了综述，指出“实用的谷物干燥模拟程序已经开发出来并且用于谷物烘干机自动控制”，还指出模拟模型必须改进，以便用于计算干燥过程中粮食的损伤和品质。虽目前尚无可以计算谷物干后品质的模型，但是这将是今后研究的热点。他们指出国际市场对粮食品质提出很高的要求，因而干燥研究部门必须更加深入的研究干燥条件与粮食品质的关系，建议开发粮食品质或有关参数的在线检测装置。
Eltiganic于1986年在横流式烘干机上试验了两个季度的烘干机自动控制系统，采用了基于模型的前馈控制器，水分测试为半连续式。该控制系统与手动控制相比，能改善干燥品质，并减少粮食过干现象和工时，能降低能耗。
我国学者刘强博士于1999年在美国对横流式谷物烘干机自动控制进行了研究，开发了新型MPC(model predictive controller)控制器，并在农用风机公司(FFI)生产的Zimmerman VT1210横流式烘干机上进行了试验，水分控制精度达到±0.7%，热风温度为85℃～120℃，入机粮水分在21%～32%(w．b．)变化，干燥塔干燥和冷却段共长12.9m，分了10段以便进行模拟。
2、粮食烘干机自动控制系统的特点
2.1多变量
粮食烘干机自动控制是一个比较复杂的工业过程，不仅要考虑加工过程中粮食水分及温度，干燥介质温度、湿度及流量，以及外界气候条件等参数的影响，还要兼顾到粮食烘干机的工艺流程（如顺流、逆流、混流和横流等）。另外，一些干燥变量无法直接测量，即使可以测量，测量值也不够准确。
2.2非线性
粮食干燥一般有升温、恒速和降速等阶段，其中降速阶段是粮食干燥中最主要阶段，而在此阶段粮食的水分变化是非线性的。
2.3 大滞后
粮食烘干机自动控制系统的响应速度受谷物流速的影响，而粮食干燥时间一般较长（粮食在大型烘干机内滞留时间长达5～6h）。因此自动控制系统的响应速度缓慢、且在干燥过程中交互作用严重，一个控制动作的改变会影响烘干机中的所有性能参数。
2.4 强耦合
在烘干机中，被控变量和控制变量有耦合作用。
2.5 非稳态
有些粮食烘干机经常是在非稳态下工作的。
此外，因烘干机作业条件复杂，干扰变量较多，检测自控效果较难，再加上目前无精确的在线水分测试仪器，粮食烘干机的自动控制还是一个难点。
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粮食烘干机的自动控制
来源：环球粮机网发布时间：2015-08-16 16:27:37
