木材干燥智能變結構控制技術研究.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量已引起世界各國政府的廣泛關注。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措施，也是保證木制品質量的關鍵技術之一。
　　木材是

2、多孔性滲水和吸濕的物質，水分以多種形式存在于木材中，而且其結合能力相差很大。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十分困難。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、濕度關系的模型，為更好地控制干燥窯內的溫度和濕度提供了依據(jù);干燥基準模型是溫、濕度與木材含水率關系的模型，這一模

3、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介質溫度和濕度進而實現(xiàn)木材含水率按照設定的干燥基準變化。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

4、研究了變結構木材干燥控制，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滑模變結構控制方法;另外，為了進一步提高木材干燥控制的性能，又深入研究了模糊變結構控制方法在木材干燥控制系統(tǒng)中的應用，文中還就這兩種方法相結合的必要性進行了分析，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計的的有效性，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P