机采棉加工过程智能控制与试验优化-农业机械学报.pdf

２０１７年 ４月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ４期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０４．００９ 机采棉加工过程智能控制与试验优化 １ ２ １ ３ ３，４ 张成梁 　李　蕾 　董全成 　冯显英 　王昊鹏 （１．济南大学机械工程学院，济南 ２５００２２；２．齐鲁工业大学机械与汽车工程学院，济南 ２５０３５３； ３．山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南 ２５００６１；４．山东警察学院，济南 ２５００１４） 摘要：机采棉杂质含量高，多级籽棉清理和皮棉清理会造成纤维损伤，为综合提高皮棉产品的外观形态和纤维内在 质量，提出了对机采棉加工工艺进行过程优化控制的研究方法和试验方案。在充分分析典型机采棉加工流程的基 础上，根据必威体育精装版的棉花质量检测标准，确定杂质面积、杂质颗粒数、反射率、黄度、上半部长度、长度整齐度、短纤维 指数、马克隆值、断裂比强度９个参数作为优化目标，建立以加工皮棉产品成交价格最大化的总体优化控制目标。 选取对棉花清理有显著影响效果的倾斜式籽清机 Ｉ和 ＩＩ、提净式籽清机、回收式籽清机、轧花机上部、锯齿式皮清机 Ｉ和 ＩＩ７个关键设备的转速作为优化控制变量。采用监控层、控制层、设备层的构架模式，完成关键设备自动化升 级改造。使用响应面分析法的中心组合设计试验方法建立控制变量与控制目标之间的数据模型。以建立的总体 优化控制目标为适应度评价函数，利用遗传算法完成对多变量数据模型的求解，７个设备的转速分别为４９５、４８４、 ７２７、４７２、１１３１、８２２、７６３ｒ／ｍｉｎ。试验结果表明，加工后的皮棉产品杂质面积变化率降低约７个百分点，上半部长度 变化率提高约２个百分点，质量较为稳定。本文方法在降低机采棉含杂率的同时，提高了棉花的综合质量水平。 关键词：机采棉；加工；智能控制；参数优化；响应面分析法；遗传算法 ＋ 中图分类号：ＴＳ１０１９；ＴＳ１０２２ １１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０４００７３０９ ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＭａｃｈｉｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｄ ＣｏｔｔｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １ ２ １ ３ ３，４ ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇｌｉａｎｇ　ＬＩＬｅｉ　ＤＯＮＧＱｕａｎｃｈｅｎｇ　ＦＥＮＧＸｉａｎｙｉｎｇ　ＷＡＮＧＨａｏｐｅｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉ’ｎａｎ，Ｊｉ’ｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ　 ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｌｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉ’ｎａｎ２５０３５３，Ｃｈｉｎａ ３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄＣｌｅａｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ　４．ＳｈａｎｄｏｎｇＰｏｌｉｃｅＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉ’ｎａｎ２５００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｄｃｏｔｔｏｎｗａｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｓｅｅｄｃｏｔｔｏｎｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｌｉｎｔ ｃｌｅａｎｉｎｇ，ａｎｄｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｗａｓｄａｍａｇｅｄｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ．Ｗｉｔｈｔｈｅｂａｌａｎｃｅｏｆａｐｐｅａｒａｎｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｉｎ