机械通风技术是一种实现“绿色储粮”、“生态储粮”的关键技术。社会进步、物质生活水平的提高与当代粮食安全问题的严峻性,对储粮机械通风技术提出了更高的要求:安全、保质、节能。然而从通风过程出发,对储粮通风的优化控制方法研究环节较为薄弱。本论文进行机械通风过程优化控制方法基础理论与应用研究,将通风全过程的模型仿真方法、实时粮情检测技术、优化控制方法有机结合在一起,采用计算机仿真和平台实验相结合的研究方式,实现在最优能耗支出的情况下保证粮食品质和安全,最终达到安全、保质、节能的绿色储粮通风控制目标。本文主要研究内容包括:1.搭建储粮通风控制研究平台提出储粮通风控制研究平台的设计要求,根据储粮系统特点与检测、控制相关理论方法设计并搭建实验平台。从实现功能角度分析平台工作原理,介绍平台的硬件与软件设计,并在实验平台展开了实验测试。该平台能够满足进行储粮通风控制研究的要求,为论文工作提供可靠的研究平台。2.建立储粮传质传热机理数学模型基于控制目的,根据储粮通风过程中传质传热机理,建立偏微分方程数学模型,利用有限差分法在Matlab中对模型进行求解。在通风控制研究平台设计并展开低温降水模型验证实验,分析通风过程中湿热参数变化规律。将仿真模拟与实验结果进行对比分析,表明模型能够获得很好的模拟精度,能够用于通风过程中粮食温度与水分、粮间空气温度与相对湿度四个参数的模拟,为仓储粮低温降水与降温研究提供了 一种模拟方法思路。对模型在储粮通风时长计算、过程控制方法仿真与基于模型预测的控制方法研究等方面的应用进行分析。3.提出储粮机械通风过程集中参数模型预测控制方法针对储粮湿热参数分布较均匀的小规模储粮和具有能够将粮堆划分为相对独立的质热传输单元的通风机构的储粮系统,将储粮通风优化问题转化为多变量耦合控制问题,提出一种储粮机械通风集中参数模型预测控制方法。分析储粮通风控制特点,针对安全、保质、节能的通风目的,提出了优化目标及其定量计算方法。建立了关于粮食水分、温度、品质和系统能耗的目标函数。采用粒子群算法对目标函数寻优,在控制粮食温度与水分的同时,优化粮食品质与系统能耗,以达到绿色储粮的目的。对控制方法进行仿真分析,得到控制方法不仅能够进行粮食温度和水分的控制,还能有效节省能量。通过实验验证了控制方法的有效性。对集中参数模型预测控制方法的应用场合进行了分析。4.提出储粮机械通风过程分布参数模型预测控制方法针对仓储粮湿热参数分布特性显著的特点,研究储粮通风过程中分布参数模型预测控制方法,将具有分布特性的储粮湿热参数控制问题转化为多模型控制问题。建立系统关于粮食水分、温度、品质、系统能耗与湿热参数分布均匀性的优化目标函数,采用粒子群算法对其进行寻优,提出一种多模型切换策略,在均匀控制储粮温度与水分的同时,优化粮食品质与系统能耗,以达到绿色储粮的目的。对控制方法进行仿真分析,得到控制方法能控制粮食温度与水分,使之均匀分布,并能有效节能。通过实验验证了控制方法的有效性。最后对控制方法的应用进行分析。