عنوان پایان‌نامه
توسعه ، پیاده سازی و ارزیابی سیستم کنترل مبتنی بر پردازش تصویر و منطق فازی برای فرایند خشک شدن سیب درخشک کن لایه نازک هیبریدی(هوای داغ- مایکرویو)
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیک ماشین های کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6893;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74793;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6893;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74793
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- ناهید عقیلی ناطق
- استاد راهنما
- شاهین رفیعی
- چکیده
- چکیده خشک کردن یکی از قدیمیترین روشهای نگهداری مواد غذایی است ولی به علت امکان بروز برخی تغییرات نامطلوب در ماده غذایی خشـک شـده، کنترل این فرآیند از اهمیت ویژهای برخوردار اسـت. در این تحقیق، امکان کنترل بهینه فرایند خشـک کردن لایه نازک سـیب در خشـک کن ترکیبی هوای داغ -مایکروویو پالسی با در نظر گرفتن چهار معیار کاهش محتوای رطوبتی محصـول، کاهش زمان خشک شدن، ک اهش مصرف انرژی و همچنین کاهش تغییرات کیفیت ظاهری محصول با استفاده از تکنیک پردازش تصویر و منطق فازی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. دراین مطالعه سـیستم کنترل خشک کن هوای داغ - مایکروویو موجود توسعه داده شد تا امکان کنترل دما، سـرعت، توان و نسبت پالس را داشته ب اشد. سپس آزمایشهای هوای داغ- مایکروویو پالسی با در نظر گرفتن بازه سرعت 1 تا 2 متر بر ثانیه، دمای 40 تا 80 درجه سلسیوس، توان مایکروویو 200 تا 600 وات و نسبت پالس 2 تا 6 ،با استفاده از روش سطح پاسخ و طرح باکس بنکن تعیین گردیدند. اطلاعات به دست آمده از حسگرهای دما، رطوبت و نیرو و همچنین تصـاویر گرفته شـده توسـط دوربین از نمای فوقانی نمونههای موجود بر روی سـینی در طول آزمایشها به ترتیب به منظور محاســبه نســبت رطوبت نمونهها، نرخ خشــک شـدن، مقدار مصــرف انرژی و اسـتخراج پارامترهای مربوط به ویژگی های مختلفی از قبیل اندازه، شـکل، رنگ و بافت تصاویر مورد استفاده قرار گرفتند. بردار پارامترهای تصویری کاهش داده شده و فازی شده و همچنین بردار فازی شده پارامترهای رطوبتی به عنوان ورودیهای یک سـیســتم اسـتنتاج فازی مورد اســتفاده قرار گرفتند. برای به دسـت آوردن توابع عضــویت خروجیهای سیستم کنترل فازی، دما، توان، نسبت پالس و سرعت جریان هوا، از بهینهسازی یک تابع هزینه فازی با اسـتفاده از جبر فازی و الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شـد. در نهایت سـیسـتم کنترل فازی طراحی شــده در این تحقیق به صـورت بر خط، تصـاویر را گرفته، بردارهای فازی رطوبت و کیفیت را م حاسبه نموده و با در نظر گرفتن چهار معیار مطرح شــده در فوق مقادیر بهینه دما، توان، نســبت پالس و ســرعت جریان هوا را در هر 20 دقیقه از فرایند خشــک کردن پیش بینی میکند. نتایج نشـان داد که زمان لازم برای رســیدن نمونهها به محتوای رطوبتی 10 %بر پایه تر، در شـرایط بدون سـیستم کنترل فازی از 79 تا 126 دقیقه، کیفیت نهایی از 24/2 تا 92/4 واحد و میزان انرژی مصـرفی از 86/60 تا 25/143 کیلوژول تغییر کرد، در حالیکه در سـیسـتم کنترل فازی طراحی شده زمان لازم برای رسـیدن نمونهها به محتوای رطوبتی 10 %بر پایه تر، از 44 تا 90 دقیقه، کیفیت از 4/0تا 5/2 واحد و میزان انرژی مصرفی از 23/31 تا 09/100 کیلوژول متغیر بود. واژههای کلیدی: ماشینبینایی، منطق فازی، کنترل، خشک کن هوای داغ- مایکروویو پالسی، لایه نازک
- Abstract
- Abstract Drying is one of the old methods used for preserving foods; however, due to possible occurrence of some undesirable changes in dried foods, its control is specifically important. In this study, feasibility of optimal control based on, image processing technique, and fuzzy logic for thin layer drying of shrimp was investigated considering four criteria such as reducing moisture content, drying time, energy consumption, and visual quality changes. In this study control system of microwave-convective dryer was developed due to can be controlled temperature, velocity, power and pulse ratio. Then experiments of intermittent microwave –convective drying were determined with considering power 200 to 600 W, PR 2 to 6 and velocity at 1 to 2 m/s and temperature 40 to 80?C with using response surface methodology and Box-Behnken design.The data received from the temperature sensors ,relative humidity ,load cell, and also the data received from the top view camera in during drying experiments were used to calculate moisture ratio, drying rate and energy consumption values and to extract the features related to some properties such as size, shape, color, and image texture of the samples. The fuzzy vector of the Principal image features and also the fuzzy vector of the moisture data were used as inputs of a fuzzy inference system (FIS). A fuzzy cost function and fuzzy optimization based on fuzzy logic and genetic algorithm were used to extract fuzzy rules and membership functions of temperature, power, PR and air velocity for each rule. Finally, the FIS which was designed in this study take the image as online and calculate fuzzy vector of the Principal image features and moisture data, then give the optimum values of temperature, power, PR and air velocities at each 20 min, considering the four mentioned criteria. The results showed that the time required to reach a moisture content of 10% (w.b.) without the fuzzy control system changed from 79 t0 126 min, final quality and consumption energy changed from 2.24 to 4.92 and 60.860 to 143.252 KJ respectively. While with the fuzzy control system time, final quality and consumption energy changed from, 44 to 90 min, 0.4 to 2.5 and 31.230 to 100.09 KJ respectively. Keywords: Machine vision; Intermittent microwave convective drying,Fuzzy logic; Control; Drying; Thin-layer; apple
