农产品冷链储存运输精细控制建模及优化方法技术

本发明专利技术提供一种农产品冷链储存运输精细控制建模及优化方法，所述建模方法包括：在预设时间内采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体浓度的响应曲线，以及根据所述相应曲线转化后的标幺响应曲线；根据响应曲线和标幺响应曲线获得各因素对应的冷链控制模型；根据各因素对应的冷链控制模型获得冷链精细控制耦合模型；实时采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据实时采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息采用所述冷链精细控制耦合模型获得各因素的输出控制信号，以改变变频制冷机转速、电动加湿水阀开度和电动气调阀开度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，所述建模方法包括：在预设时间内采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体浓度的响应曲线，以及根据所述相应曲线转化后的标幺响应曲线；根据响应曲线和标幺响应曲线获得各因素对应的冷链控制模型；根据各因素对应的冷链控制模型获得冷链精细控制耦合模型；实时采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据实时采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息采用所述冷链精细控制耦合模型获得各因素的输出控制信号，以改变变频制冷机转速、电动加湿水阀开度和电动气调阀开度。【专利说明】
本专利技术涉及冷链物流
，尤其涉及一种农产品冷链储存运输精细控制建模 及优化方法。
技术介绍
生鲜农产品具有鲜嫩易腐易衰老的生物特性，农产品的鲜活程度决定了农产品的 利用价值和经济价值，是流通难度和风险很大的鲜活商品。生鲜农产品冷链物流以农产品 易腐工艺为基础，以人工制冷技术为手段，以生产流通为衔接，通过调节物流过程中的温度 环境，使生鲜农产品产品全程处于规定的低温贮藏环境，实现冷链物流农产品全程保鲜，确 保生鲜农产品的品质质量安全。 目前我国农产品冷链物流体系复杂，信息不对称程度较高，生鲜农产品冷链货架 期较短，冷链物流运输过程中不仅要保持其生理所需的低温，而且还需要集成贮藏保鲜、货 物堆放与实时监控管理等多方面技术，确保全程保鲜及其最终品质。农产品冷链物流实时 监测与控制过程存在2方面的难题：第一，冷链物流环境参数变化复杂，环境中的温度、湿 度、气体、振动等多种参数逐渐呈现出较强的多源耦合特征;第二，农产品所处的监测环境 参数在空间上分布不均匀，时间上变化规律差异化较大，具有一定的随机不确定性。这些难 题增加了农产品冷链物流过程品质控制风险，大大降低了农产品的食用及商业价值，抑制 了农产品冷链物流的发展。传统的冷链物流控制方法已无法满足大规模复杂冷藏冷冻控制 在模块化、实时控制、泛在检测、故障诊断、安全管理等多方面的要求。随着农产品产业的快 速发展，冷链物流运输规模越来越大，出现了大规模复杂冷藏冷冻系统。对于这些大型冷藏 冷冻系统，集中式控制使得整个控制装置信息交换困难，可靠性降低；另一方面，基于有线 通信网络的分布式冷藏冷冻控制仍面临布线安装和维护成本高昂、集成复杂、不易扩展等 固有瓶颈。因此，亟需对冷链物流质量安全追溯实施全程实时精准传感动态监测与精细化 控制，确保冷链物流信息快速可靠的传递和有效应用，推动农产品冷链物流的快速发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用于解决现有技 术中的冷链物流控制方法已无法满足大规模复杂冷藏冷冻控制在模块化、实时控制、泛在 检测、故障诊断、安全管理等多方面的要求的问题。 第一方面，本专利技术提供一种农产品冷链储存运输精细控制建模方法，包括： 在预设时间内采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息； 根据采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体浓度 的响应曲线，以及根据所述相应曲线转化后的标幺响应曲线； 根据响应曲线和标幺响应曲线获得各因素对应的冷链控制模型； 根据各因素对应的冷链控制模型获得冷链精细控制耦合模型；实时采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息； 根据实时采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息采用所述冷链精细控制 耦合模型获得各因素的输出控制信号，以改变变频制冷机转速、电动加湿水阀开度和电动 气调阀开度。 优选地，在预设时间内采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息;根据 采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体浓度的响应曲线，以 及根据所述相应曲线转化后的标么响应曲线，包括： 21)、使冷链系统处于一个稳定状态并开始采集温度、湿度和气体浓度因素的数据 信息； 22)、给每个被控对象控制参数一个阶跃扰动幅值△ u，使冷链系统进行阶段性变 化； 23)、当冷链系统重新处于另一个稳定状态时，停止采集温度、湿度和气体浓度因 素的数据信息； 24)、根据采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体 浓度的响应曲线； 25)、采用转化公式 将响应曲线y(t)转化为标幺响应曲线f ⑴。 优选地，根据响应曲线和标幺响应曲线获得各因素对应的冷链控制模型，包括： qn 曲姥中输出的稳态值y(〇〇)、数据初始值y(〇)以及阶跃扰动幅值Au 采用公J f冷链控制模型的增益K; 32)、根据标幺响应曲线，选择t#Pt2,其中?2ΗΡτ，获得 y*(tl)和y*(t2)，建立方程 得^ ，T为惯性环节事件常数，τ为纯延迟环节事件常数；[r = 2t { ~ 34)、根据惯性环节事件常数T、纯延迟环节事件常数τ以及公另 ％获 得冷链控制模型。 优选地，根据各因素对应的冷链控制模型获得冷链精细控制耦合模型，包括： 41 )、获取温度、湿度和气体浓度分别与变频制冷转速、电动加湿水阀开度和电动 气调阀开度的对应的冷链控制模型； 4 2 )、根据所述对应关系和各因素的冷链控制模型采用公式突取冷链精细控制耦合模型。 第二方面，本专利技术提供一种农产品冷链储存运输精细控制建模优化方法，包括： 51 )、采用上述方法获得冷链精细控制耦合模块； 52)、确定整体优化传递矩γ2、γ3为优化后的模型对象输入;HU3为优化后的控制器输出;W 11(S)为优化后的温度控 制传递函数、W22 ( S )为优化后的湿度控制传递函数、W33 ( S )优化后的气体浓度控制传递函 教， 56)、获得加入优化补偿器后的控制传递函数为优选地，还包括对优化冷链精细控制耦合模型进行精细控制的步骤，该步骤包括： 61)、设计精细控制器； 62)、获取精细控制器的输入为冷链模型输入的误差e和误差变化率e。，输出变量 为 ΔΚΡ、AKi、AKd、Δλ、Δμ; 63)、根据误差、误差变化率和输出变量生成关系式： 其中，1^、1^()、1((1()、人()4()为控制器参数初值； 64)、计算模型输入量误差e(n) =Xset-X(n)，误差变化率ejn) = e(n)-e(n_l)，其 中X为模型输入量温度、湿度、气体浓度中的一个。若X在允许阈值变化量±沾勺范围内，则将 此时的五个参数输入到精细控制器进行控制； 反之，则根据步骤2)和3)利用计算规则得到五个参数值，然后将它们输入到精细 控制器进行控制，保证输入量X在允许的范围Xset ± kft变化； 65)、获得到最终的邱、灯、1((1、人4，获得6。(8)=1(1)+1^.84+1((1.8"。由上述技术方案可知： (1)本专利技术提供的农产品冷链储存运输精细控制建模方法，将农产品冷链储存运 输过程中所涉及到的最重要的三种环境参数变量温度、湿度以及气体浓度与相关控制参数 变量进行了统一建模。所建控制模型精确细致地体现了温度、湿度、气体浓度与变频制冷机 转速、电动加湿水阀开度以及电动气调阀开度之间的对应变化关系。该模型应用于冷链储 存运输当中将提升冷链监控水平，提高冷链可靠性以及安全性，有效确保农产品保鲜不腐。 (2)本专利技术提供的农产品冷链储存运输精细控制模型优化方法，解决了冷链控制 系统耦合、非线性和参数时变的复杂问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农产品冷链储存运输精细控制建模方法，其特征在于，包括：在预设时间内采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息获得温度、湿度和气体浓度的响应曲线，以及根据所述相应曲线转化后的标幺响应曲线；根据响应曲线和标幺响应曲线获得各因素对应的冷链控制模型；根据各因素对应的冷链控制模型获得冷链精细控制耦合模型；实时采集冷存室内温度、湿度和气体浓度因素的数据信息；根据实时采集到的温度、湿度和气体浓度因素的数据信息采用所述冷链精细控制耦合模型获得各因素的输出控制信号，以改变变频制冷机转速、电动加湿水阀开度和电动气调阀开度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张小栓，崔衍，刘娇，傅泽田，吴志刚，朱志强，陈恩修，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11