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文檔簡介
1、隨著全球森林資源日益減少以及由此所帶來的環(huán)保和生態(tài)問題的出現(xiàn),如何有效地利用有限的木材資源顯得日益重要,降低木材資源消耗、高效利用能源和提高木材制品質(zhì)量已引起世界各國政府的廣泛關(guān)注。面對我國這樣一個少林國家,如何更好地改善木材使用性能并提高它的利用率,成為擺在木材科學(xué)工作者面前的前沿問題之一。木材干燥是改善木材物理力學(xué)性能,合理使用木材、減少木材降等損失、提高木材利用率的重要技術(shù)措施,也是保證木制品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。
木材是
2、多孔性滲水和吸濕的物質(zhì),水分以多種形式存在于木材中,而且其結(jié)合能力相差很大。因而木材干燥過程是一個復(fù)雜非線性過程,這使建立理想的,符合實際的木材干燥模型變得十分困難。本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立了木材干燥模型。采用適合于辨識與控制的時延神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了溫、濕度控制模型和干燥基準(zhǔn)模型。溫、濕度控制模型是控制信號與溫、濕度關(guān)系的模型,為更好地控制干燥窯內(nèi)的溫度和濕度提供了依據(jù);干燥基準(zhǔn)模型是溫、濕度與木材含水率關(guān)系的模型,這一模
3、型的建立實現(xiàn)了干燥基準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型??紤]到在很多控制方法中經(jīng)常用到系統(tǒng)的逆模型,所以論文中同時建立了控制模型及干燥基準(zhǔn)模型的逆模型。
木材干燥的控制過程就是控制窯內(nèi)介質(zhì)溫度和濕度進(jìn)而實現(xiàn)木材含水率按照設(shè)定的干燥基準(zhǔn)變化。傳統(tǒng)的PID控制是依賴操作人員按照工藝參數(shù)憑經(jīng)驗的控制方法,缺乏充分的靈活性,因而,高質(zhì)量的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)成為創(chuàng)新干燥設(shè)備亟待解決的問題。本文針對實際干燥過程的非線性、變參數(shù)特性,在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究的基礎(chǔ)上,深入
4、研究了變結(jié)構(gòu)木材干燥控制,基于Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,為了消除控制的抖動,給出了基于邊界層的改進(jìn)滑模變結(jié)構(gòu)控制方法;另外,為了進(jìn)一步提高木材干燥控制的性能,又深入研究了模糊變結(jié)構(gòu)控制方法在木材干燥控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,文中還就這兩種方法相結(jié)合的必要性進(jìn)行了分析,并且基于Lyapunov方法證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;最后,為驗證模型和控制器設(shè)計的的有效性,進(jìn)行了木材干燥模型的試驗研究和木材干燥控制過程的數(shù)值仿真,與傳統(tǒng)的P
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