變結(jié)構(gòu)木材干燥控制的仿真研究.pdf

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很困難，使得對系統(tǒng)進行控制也不是一個簡單的操作，過程內(nèi)影響因素很多。本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡和動態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡建立了溫、濕度控制模型和干燥基準模型。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

3、依據(jù);干燥基準模型是溫、濕度與木材含水率關(guān)系的模型，這一模型的建立實現(xiàn)了干燥基準的數(shù)學模型?？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)溫度和濕度來使木材含水率降低到某一期望值的過程。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)新干燥設備亟待解決的問題。本文針對實際干燥過程

4、的非線性、變參數(shù)特性，在神經(jīng)網(wǎng)絡模型研究的基礎上，深入研究了變結(jié)構(gòu)木材干燥控制，并基于Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，為驗證模型和控制器設計的有效性，進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PID和自適應PID控制進行比較，仿真結(jié)果表明提出的控制策略是有效的，且優(yōu)于傳統(tǒng)PID和自適應PID控制。這為提高木材干燥過程的控制水平，實現(xiàn)木材干燥真正意義上的全自動控制奠定了基礎，對有效保證木材干燥質(zhì)