免疫算法在木材干燥窯PID控制參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、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、提高使用效率的重要措施,也是保證木制品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國是一個少林國家,真正能采伐的用材林生長量很少,如何提高木材干燥質(zhì)量,充分利用我國的木材資源,就顯得特別重要了,是木材科學(xué)工作者的一項重要工作。木材干燥窯系統(tǒng)是具有滯后性、耦合性和非線性的系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的復(fù)雜特性,使得建立理想的、符合實際的木材干燥窯模型變得很困難,其自動控制也不是一個簡單的操作,而是具有很多影響

2、因素。傳統(tǒng)的PID控制雖然簡單易實現(xiàn),但是參數(shù)不可實時調(diào)整,面對這樣一個較復(fù)雜的系統(tǒng),就很難達(dá)到滿意的精度。當(dāng)干燥一些較貴重、對干燥質(zhì)量要求很高的木材時,就容易造成干燥事故了。因而,對傳統(tǒng)干燥窯控制策略的改進(jìn)是必要的。
　　在對木材干燥窯進(jìn)行控制的過程中,窯內(nèi)干燥介質(zhì)的溫度和濕度是兩個重要的被控量。木材干燥窯模型是加熱閥、噴濕閥和排潮閥的開度與溫/濕度之間關(guān)系的模型,它的建立為控制器設(shè)計提供了必要條件。本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立了木

3、材干燥模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識是通過直接學(xué)習(xí)系統(tǒng)的輸入/輸出數(shù)據(jù),使目標(biāo)函數(shù)取得最小值,從而歸納得到隱含在系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)中的關(guān)系。研究中采用了適合于非線性系統(tǒng)辨識的時延神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立模型。在這個模型中,把三個閥門的歷史狀態(tài)和溫度濕度的歷史狀態(tài)同閥門的當(dāng)前狀態(tài)一起都作為網(wǎng)絡(luò)的輸入。這樣,就可以用靜態(tài)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解決動態(tài)問題。論文中設(shè)計了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識的結(jié)構(gòu),并通過實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型訓(xùn)練與驗證,仿真結(jié)果表明所建模型有效、可靠。
　　木材

4、干燥的控制過程就是控制窯內(nèi)介質(zhì)的溫度和濕度,從而使木材含水率降低到某一期望值的過程。針對實際干燥過程的特性,本文在木材干燥窯模型研究的基礎(chǔ)上,研究了基于細(xì)胞反饋原理的免疫PID算法和基于克隆選擇原理的免疫PID算法在木材干燥控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。基于細(xì)胞反饋的免疫PID算法是借鑒人體免疫過程中的細(xì)胞反饋原理,根據(jù)控制量的大小來適當(dāng)調(diào)整PID的三個參數(shù)值。本文還對該算法做了一些改進(jìn),使得PID三個參數(shù)從整體調(diào)整變成可以單獨調(diào)整,這樣就更具靈活