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中密度纤维板并行在线调施胶优化控制研究

作　者: 孟凡虎
导　师: 张冬妍；孙丽萍
学　校: 东北林业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 调施胶 并行在线 BP神经网络 反步法 滑模控制
分类号: TS653.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要


人造板是高效利用木材资源的主要方式之一,中密度纤维板(Medium Density Fiberboard,简称MDF)是人造板生产中重要的板种,它具有内部结构均匀,密度适中,尺寸稳定性好,静曲强度高,变形小等优点,是我国人造板中发展最快的一种。在中密度纤维板的生产过程中,调施胶工段是生产工序中的重要环节。调施胶的好坏直接影响到中密度纤维板的物理性能,产品质量和外在美观。同时,也影响产品的成本。我国中密度纤维板的生产水平与发达国家相比有很大的差距,缺乏自主创新和核心技术。因此国内生产的中密度纤维板普遍存在施胶量不稳定,不均匀,游离甲醛含量偏高,胶液易提前固化等缺点。本文针对以上问题从调施胶工艺和控制方法上进行了分析研究,通过并行在线调胶方式,从不同的参考角度对控制系统进行优化。根据施胶过程的复杂性、非线性、滞后性和动态性等特点,在传统PID控制方法的基础上,采用BP神经网络对系统进行在线辨识,对PID参数进行实时动态的调整,达到了动态恒比施胶控制的目的。通过MATLAB实验仿真分析, BP神经网络的PID控制具有较好的动态跟踪特性。由于该方法忽略了外界不确定性的干扰和摄动,系统鲁棒性不强。因此,提出了基于反步法的滑模控制方法,充分考虑到系统在运行过程中可能遇到的不确定性问题,设计出了合理的滑模控制器,并且证明了其稳定性。通过MATLAB实验仿真分析,证实了该方法的优越性。最后,在并行在线调施胶系统平台上做了实验验证分析,通过实验得到了上述方法的实验曲线,充分证实了以上优化控制方法的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外研究现状分析及评价  8-11
    1.2.1 国内研究现状分析及评价  9-10
    1.2.2 国外研究现状分析及评价  10-11
  1.3 课题研究的目的及意义  11
  1.4 研究的内容及方法  11-13
2 中密度纤维板调施胶工艺过程  13-21
  2.1 中密度纤维板概述  13
  2.2 中密度纤维板生产流程  13-16
    2.2.1 中密度纤维板的调胶工艺  14-15
    2.2.2 中密度纤维板的施胶工艺  15-16
  2.3 调施胶过程分析  16-19
    2.3.1 传统调施胶方式  16-18
    2.3.2 并行在线调施胶系统  18-19
  2.4 中密度纤维板施胶控制系统分析  19-20
  2.5 本章小结  20-21
3 施胶系统BP神经网络PID控制及仿真  21-34
  3.1 传统PID控制器  21-22
    3.1.1 施胶系统PID控制  22
  3.2 BP神经网络方法  22-27
    3.2.1 人工神经元理论模型  22-25
    3.2.2 神经网络的结构  25-26
    3.2.3 神经网络的特点  26-27
  3.3 基于BP神经网络的PID控制  27-30
    3.3.1 BP神经网络  27
    3.3.2 施胶系统BP-PID控制  27-30
  3.4 MATLAB实验仿真分析  30-32
  3.5 本章小结  32-34
4 施胶系统反步滑模变结构控制及仿真  34-47
  4.1 滑模变结构控制方法  34-37
    4.1.1 预备引理  35
    4.1.2 滑模控制策略  35-37
    4.1.3 滑模变结构控制特点  37
  4.2 反步法设计策略  37-40
  4.3 反步法调施胶滑模控制器设计  40-42
    4.3.1 预备引理  40
    4.3.2 反步滑模控制器设计  40-42
  4.4 MATLAB实验仿真分析  42-46
  4.5 本章小结  46-47
5 并行在线调施胶系统平台实验验证分析  47-57
  5.1 中密度纤维板调施胶系统结构  47-50
  5.2 调施胶控制平台开发  50-53
    5.2.1 总体结构  50
    5.2.2 数据通讯系统  50-52
    5.2.3 力控控制策略  52-53
  5.3 中密度纤维板施胶算法平台建立  53-54
  5.4 中密度纤维板施胶算法实验分析  54-56
  5.5 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-63
附录  63-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65-66

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 木材加工工业、家具制造工业 > 加工工艺 > 人造板生产 > 纤维板
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