一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法

本发明涉及谷物干燥工艺领域，特别是涉及一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法。

背景技术：

1、谷物干燥工艺是确保粮食丰收到手的重要环节，对于保障国家粮食安全意义重大。数据显示，由于处理不及时或储藏加工不当，我国在储藏、运输和加工环节每年损失粮食约700亿斤。谷物干燥工艺是对粮食水分控制的主要技术，是将收割的湿粮通过机械设备进行加热等处理，使其水分降低并控制到安全范围内的一种令粮食保质保量的技术。机械化干燥较传统的晾晒方法提高了谷物的干燥效率，但机械化干燥谷物的效率会因设备参数的不当，以及与当前谷物物理特性的不匹配而使烘干区域不平衡，干燥效率降低。这种不能适时调整的作业方法不仅极大的降低了干燥机的利用率，增加了能源的消耗，甚至还可能会增加粮食的损失。为此急需一种提高谷物干燥效率，减少粮食损失的谷物干燥方法。

2、提升粮食产地干燥能力，顺应绿色化、智能化发展趋势。应提高烘干设施装备智能化水平，研发使用节能高效绿色技术与装备，并对现有谷物干燥机进行环保节能升级改造，使其更符合绿色农业的发展要求。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法，包括以下步骤：

4、步骤1、采集不同加工效益下对应的多个谷物干燥机加工工艺参数，其中加工效益共n个，每个加工效益对应的加工工艺参数为m个，对采集的数据进行均值化处理，得到均值化后的数据；

5、步骤2、对均值化后的各个加工工艺参数与加工效益进行灰色关联度分析，将每个加工工艺参数作为一个影响因子，得到各加工工艺参数与加工效益的关联系数矩阵，根据所得关联系数矩阵，求取各个影响因子的关联度ri；

6、步骤3、将m个加工工艺参数按照关联度由大到小进行排序，得到主序列[r1,r2,…,…，rm]；

7、步骤4、对第p个加工工艺参数，将加工工艺参数rp,放在第一位置，余下顺序与主序列相同，得到第p个加工工艺参数对应的排序序列qp＝[rp，…,rp-1,rp+1,…，rm]，进一步得到m个加工工艺参数对应的排序序列；

8、步骤5、每次加工时的各个参数组成一组样本，即{zk＝(xk,yk),k＝1,2,…,n}；利用样本{(xk,yk),k＝1,2,…,n}构建关于序列qp的m级knn回归模型链，根据m个序列得到m个knn回归模型链，每个模型链的每级中，xk为输入数据，yk为输出数据，对于第p个模型链的第m级，每个模型中，xk为输入数据，yk为输出数据，对于第p个回归模型链，第m级模型中，xk包含基本决策变量x0与附加决策变量xrk；为初始设定值，d为基本决策变量个数；为第k个样本中各加工参数的实际值，xrk中各加工参数的顺序为第p个加工工艺参数对应的排序序列qp；其中m为干燥加工工艺参数的个数；

9、步骤6、通过交叉验证法确定m个knn回归模型链的每级最优k值，进而得到m个最合适的knn回归模型链；

10、步骤7、将当前加工时的基本决策变量x0′作为初始数据输入步骤6所得到的模型链中第一个knn回归模型链的第一级，模型输出预测值将作为附加变量与基本决策变量x0′一起作为第一个knn回归模型链的第二级的输入，得到对应的输出，依次遍历第一个模型链的每一级，第一个模型链的第m级的输入为x0′与遍历第一个knn回归模型链的m级模型后得到对应模型链的输出向量为

11、依次遍历m个模型链，得到m个输出向量，组成向量组

12、步骤8、根据帕累托支配，对上一步的输出向量组的各行进行非支配分层排序lr，且每层的向量组集对应的向量帕累托改进余地由上到下递增；

13、步骤9、取第一层的输出向量组集，针对每行向量计算加工效益，取加工效益最大的一行作为输出向量，即为最优加工参数向量f(p)。

14、进一步的，所述步骤2中具体包括以下步骤：

15、步骤2.1、对各个干燥加工工艺参数与加工效益进行灰色关联度分析，得到关联系数矩阵，矩阵中的元素为ξi(k)，ξi(k)的计算公式为：

16、

17、x0(k)为加工效益，k＝1,2,…,n，n为样本个数；xi(k)为加工工艺参数，i＝1,2,…,m，m为加工工艺参数个数；ρ为预设分辨系数；

18、步骤2.2、根据所得关联系数矩阵，求取各个影响因子的关联度ri，即各加工工艺参数与加工效益的关联程度，公式为：

19、

20、进一步的，所述步骤5中，每个样本中的加工工艺参数都经过了标准化处理，公式为：

21、

22、其中，xnew为标准化处理后的数据，mean(x)为平均值，std(x)为标准差。

23、本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

24、本发明能够快速有效提取出谷物干燥加工工艺参数与加工效益之间的显著性关系，适合于多变量、多目标的结构优化设计，可有效减少谷物干燥加工的参数组的选取量，对谷物干燥加工有较好的指导作用。

25、本发明建立了谷物物理特性参数，环境参数与谷物干燥加工工艺参数之间的函数关系，满足谷物干燥加工参数的自主控制。

26、本发明在多组合格谷物干燥加工工艺参数中选取了最优加工参数组，使得谷物干燥加工的效率最高，减少了谷物未及时干燥的损失以及干燥加工时的损失，降低了生产成本，推进了谷物干燥技术的绿色化，智能化发展。

27、下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的谷物干燥机多工艺参数的优化方法，其特征在于，所述步骤2中具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的谷物干燥机多工艺参数的优化方法，其特征在于，所述步骤5中，每个样本中的加工工艺参数都经过了标准化处理，公式为：

技术总结
本发明涉及一种谷物干燥机多工艺参数的优化方法，本发明能够快速有效提取出谷物干燥加工工艺参数与加工效益之间的显著性关系，适合于多变量、多目标的结构优化设计，可有效减少谷物干燥加工的参数组的选取量，对谷物干燥加工有较好的指导作用。本发明建立了谷物物理特性参数，环境参数与谷物干燥加工工艺参数之间的函数关系，满足谷物干燥加工参数的自主控制。本发明在多组合格谷物干燥加工工艺参数中选取了最优加工参数组，使得谷物干燥加工的效率最高，减少了谷物未及时干燥的损失以及干燥加工时的损失，降低了生产成本，推进了谷物干燥技术的绿色化，智能化发展。

技术研发人员：尹强,刘桐潇,张永林,刘晓鹏,魏昕
受保护的技术使用者：武汉轻工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18