diseño y simulación de un horno de aire caliente de biomasa de varios canales con un sistema de control de temperatura inteligente
Autores: Sheng, Tuo; Luo, Haifeng; Wu, Mingliang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El secado oportuno y efectivo de los productos agrícolas es crucial para garantizar la calidad y el rendimiento de los granos. El secado de biomasa mejora la utilización de energía y reduce la presión energética. Con este fin, se diseñó un nuevo horno de aire caliente de biomasa de circulación multicanales para proporcionar un control preciso de la fuente de calor para el secado de granos, mejorando así la eficiencia y calidad del proceso de secado. El proceso de combustión utiliza un suministro de aire combinado de varios canales para garantizar la combustión completa del combustible de pellets de biomasa. Durante el proceso de intercambio de calor, las placas de intercambio de calor aíslan las áreas calientes y frías, descargando los gases de combustión, al tiempo que garantizan una salida de aire puro. Utilizando colza como sujeto de secado, se diseñó un controlador de temperatura basado en PID difuso adaptativo, apuntando al sistema de intercambio de calor del horno de aire caliente de biomasa para modelar y verificar el modelo con el método de respuesta escalón. Las simulaciones del modelo se realizaron en el módulo Simulink de Matlab utilizando tanto controladores PID difusos adaptativos como PID tradicionales, para una señal dada. Los tiempos de estabilización para el PID convencional y el PID difuso fueron de 445 s y 364 s, respectivamente, con sobrepasos del 20,1% y 6,3%, mostrando que el controlador PID difuso tuvo un mejor rendimiento en términos de control. Las pruebas de validación mostraron que ambos métodos de control pudieron mantener la temperatura dentro de +/-5 grados Celsius. En comparación con el control PID tradicional, el control PID difuso adaptativo logró una precisión de +/-3 grados Celsius. A la temperatura objetivo de 90 grados Celsius, el error se redujo al 3,7%, con un tiempo de estabilización de 1014 s. El uso del control PID difuso exhibió mejores características de respuesta dinámica, satisfaciendo las necesidades de secado de la colza. Este estudio proporciona una base teórica para el diseño estructural y el diseño del sistema de control de los hornos de aire caliente de biomasa.
Descripción
El secado oportuno y efectivo de los productos agrícolas es crucial para garantizar la calidad y el rendimiento de los granos. El secado de biomasa mejora la utilización de energía y reduce la presión energética. Con este fin, se diseñó un nuevo horno de aire caliente de biomasa de circulación multicanales para proporcionar un control preciso de la fuente de calor para el secado de granos, mejorando así la eficiencia y calidad del proceso de secado. El proceso de combustión utiliza un suministro de aire combinado de varios canales para garantizar la combustión completa del combustible de pellets de biomasa. Durante el proceso de intercambio de calor, las placas de intercambio de calor aíslan las áreas calientes y frías, descargando los gases de combustión, al tiempo que garantizan una salida de aire puro. Utilizando colza como sujeto de secado, se diseñó un controlador de temperatura basado en PID difuso adaptativo, apuntando al sistema de intercambio de calor del horno de aire caliente de biomasa para modelar y verificar el modelo con el método de respuesta escalón. Las simulaciones del modelo se realizaron en el módulo Simulink de Matlab utilizando tanto controladores PID difusos adaptativos como PID tradicionales, para una señal dada. Los tiempos de estabilización para el PID convencional y el PID difuso fueron de 445 s y 364 s, respectivamente, con sobrepasos del 20,1% y 6,3%, mostrando que el controlador PID difuso tuvo un mejor rendimiento en términos de control. Las pruebas de validación mostraron que ambos métodos de control pudieron mantener la temperatura dentro de +/-5 grados Celsius. En comparación con el control PID tradicional, el control PID difuso adaptativo logró una precisión de +/-3 grados Celsius. A la temperatura objetivo de 90 grados Celsius, el error se redujo al 3,7%, con un tiempo de estabilización de 1014 s. El uso del control PID difuso exhibió mejores características de respuesta dinámica, satisfaciendo las necesidades de secado de la colza. Este estudio proporciona una base teórica para el diseño estructural y el diseño del sistema de control de los hornos de aire caliente de biomasa.