1、引言
作為新興的工業，近20多年以來，我國的飼料行業得到了迅速發展。目前，我國飼料
顆粒機設備的成套能力已具備一定的規模和水平，然而我國飼料顆粒機的自動化控制技術普遍較低，因此迫切需要在建立其仿真模型的基礎上提出新的控制方案。顆粒機有多種形式，須注明本課題的研究對象是環模顆粒機。
飼料顆粒機生產過程是1個多輸入，多輸出且具有大滯后的復雜對象。其輸入變量有喂料速度、蒸汽加入量、飼料特性等，輸出變量有物料溫度、飼料含水量、飼料熟化度、主機電流等。其復雜性體現在各輸入、輸出變量之間的非線性關系、相關性以及滯后性。
本文利用LabVIEW對飼料顆粒機的特征模型進行了仿真，它直觀、方便并且還具有仿真精度高、效率高的特點。通過圖形界面就可以完成儀器操作、控制硬件、分析數據、顯示結果。仿真結果與顆粒機的實際運行情況相符。該模型可用于飼料顆粒機控制系統的研究。
2、顆粒機的特征模型
2.1 顆粒機生產過程的描述
原料由喂料機送入顆粒機后，首先要進入調質單元。調質是對飼料制粒前的原料進行蒸汽熱處理的加工工序，其目的是對飼料進行熟化處理，并且能夠提高飼料的耐水性，改善飼料的制粒性，因此這一過程對顆粒飼料的質量影響很大。經過調質器單元調質后的飼料送去制粒。在制粒單元中飼料進入1個制粒腔，制粒腔中有環模和刀具，在主電機的驅動下，將飼料擠壓穿過環模，再由刀具切割成顆粒狀。圖1形象地展示了顆粒機的整個生產過程。
2.2 顆粒機生產過程的重要變量
物料流量是影響制粒過程最重要的因素之一，它直接關系到顆粒機的產能和負荷。為了使顆粒機在最佳負荷狀態下穩定、連續地工作，同時又能夠根據制粒過程中的實際情況及時地調整、防止欠料、堵機現象的發生，就必須對進入顆粒機的物料流量進行控制。調整物料流量的主要方法是利用變頻器調節喂料機的轉速，物料流量與其轉速成正比例關系。
蒸汽添加是制粒過程中另外一個至關重要的環節。飼料中含有的淀粉經過調質糊化后，不但有助于牲畜的消化，對制粒效果也有明顯的改善作用。對于飼料制粒過程來說，最適宜的水分含量在15%~16%。所以要使產量提高、制粒過程穩定，需要裉據流量的大小，保證原料的水分和溫度維持在一定的水平。而這個調質過程，都是通過蒸汽的作用實現的。因此，蒸汽閥開度與喂料機轉速是制粒過程的2個重要操縱變量。
由于對飼料淀粉糊化度進行實時檢測比較困難，實際生產中，常以調質后的物料溫度來間接地度量調質的效果。調質后的溫度可以被反饋到蒸汽控制單元，用以決定如何調整蒸汽的添加量；也可以將該調質溫度與主機電流綜合考慮，作為物料流量調整的依據。調質溫度，是顆粒機生產過程中1個重要的過程變量。
顆粒機的主電機承載著絕大部分負荷。通常以主電機的運轉電流作為制粒過程的1個關鍵變量。電流過小表明產量偏低，可以提升物料流量；電流過大可能會引起主電機的堵機，導致顆粒機停產。主機電流不僅與喂料流量、蒸汽添加量相關聯，更是評定設備工況和負荷質量的主要手段。因此，主機電流是系統另一個重要的過程變量。
綜上所述，本系統特征模型可以簡單地概括為1個雙輸入（喂料流量、蒸汽閥開度）和雙輸出（調質溫度、主機電流）且彼此之間存在耦合的復雜過程。
2.3 系統特征模型的描述
由文獻可知，所謂特征模型描述，是指對被控對象建立1個比原動力學數學模型更為簡單的特征模型方程及有關的特征參量表達式。特征模型描述的基本原則是：①在同樣輸入控制作用下，對象特征模型和實際對象在輸出上是等價的；②特征模型的形式和階次除考慮對象特征外，主要取決于控制性能要求；③特征模型的形式比原對象動力學方程簡單，工程實現方便。因此本文用特征模型對復雜的顆粒機生產過程進行描述。
本系統是個雙輸入雙輸出線性時變系統，由文獻[4]可知：
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5 結 論
由上述的仿真結果可以看出，系統在沒有任何控制手段的情況下可以最終趨于穩定。綜合圖5，分別改變蒸汽閥開度和喂料機頻率，溫度和主機電流的變化過程與實際情況相符，由此可以好的證明該模型的正確性。滿足了控制器仿真試驗的要求。該系統模型已運用到飼料顆粒機智能控制器開發項目之中。為驗證控制算法的控制效果提供了可靠、使用的依據。
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