竹質(zhì)定向刨花板刨片機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)控制研究.pdf

1、竹材資源是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)資源，利用我國(guó)豐富的竹材資源制造竹質(zhì)定向刨花板（bamboo oriented strand board，BOSB），利國(guó)利民。用竹材制造OSB主要的難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)就是如何生產(chǎn)出滿足于OSB工業(yè)化生產(chǎn)的竹刨花，其它的工藝和設(shè)備都可以借鑒木材OSB設(shè)備。本文在國(guó)家有關(guān)課題的支持下，對(duì)制造竹材刨花的關(guān)鍵設(shè)備BOSB刨片機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)控制進(jìn)行了研究和探索。
　　竹材不僅具有特殊的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，還具有特殊的材理機(jī)構(gòu)

2、，竹青和竹黃的存在以及中空的結(jié)構(gòu)使得竹刨花的生產(chǎn)不能借用木刨花的生產(chǎn)設(shè)備和工藝。在總結(jié)和分析前人研究的基礎(chǔ)上，我們將竹材進(jìn)行截?cái)喾旨?jí)的基礎(chǔ)上開片去內(nèi)隔，得到寬度比較相近的竹片，再將這些竹片按照一定的順序進(jìn)行定向組坯，使之能夠按照一定方向規(guī)則的進(jìn)入刨片機(jī)的刨切室。由于竹材的纖維排列，在刨切之前必須將符合長(zhǎng)度要求的竹材作與纖維方向垂直的切割定長(zhǎng)，然后順著纖維方向進(jìn)行刨切，得到需要的刨花；在此過程中，盡量減少碰撞，提高刨花的合格率。
　

3、　竹刨花生產(chǎn)的關(guān)鍵在于竹材毛坯進(jìn)給過程中的定向，只有良好的定向才能保證刨切時(shí)刨片機(jī)切割刀和分割刀按照我們需求的方向刨切。研究發(fā)現(xiàn)，刨片機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的控制是整個(gè)竹材刨片控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要難點(diǎn)。
　　BOSB刨片機(jī)由北京林機(jī)所和鎮(zhèn)江中福馬公司聯(lián)合研制，本人參與了其中部分試制工作。BOSB刨片機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)由板鏈輸送機(jī)和重壓裝置組成，重壓裝置包括上重壓和側(cè)壓兩個(gè)部分，其中上重壓又分為進(jìn)料輕壓和刨切重壓兩段壓力。具體進(jìn)給的過程是這樣的:

4、首先抬起上重壓，收回側(cè)壓，由人工把準(zhǔn)備好的竹毛坯按照要求規(guī)則地?cái)[放在板鏈輸送機(jī)的板鏈上；然后上重壓和側(cè)壓同時(shí)動(dòng)作壓緊擺放好的竹毛坯，等待刨切指令；當(dāng)開始刨切的指令下達(dá)后，側(cè)壓回縮，上重壓變?yōu)檫M(jìn)料輕壓，板鏈輸送機(jī)前進(jìn)送料至刨切室送料停止；最后上重壓變?yōu)榕偾兄貕?，?cè)壓壓緊開始刨切，直至下一個(gè)輪回。
　　BOSB的上重壓裝置由液壓油缸驅(qū)動(dòng)，是典型的液壓伺服系統(tǒng)。壓力裝置的壓力給定值是隨著板鏈輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的不同而變化的，壓力段之間要求連

5、續(xù)、穩(wěn)定地過渡。壓力裝置的壓力反饋回路控制過程，就是保證油缸輸出的壓力值與進(jìn)給定向的壓力給定值相等，它實(shí)質(zhì)上是按偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制器。進(jìn)給過程對(duì)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是穩(wěn)態(tài)精度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、升壓速度快，且超調(diào)小的壓力過程控制。
　　BOSB刨片機(jī)進(jìn)給控制系統(tǒng)的上重壓裝置是用兩段不同壓力進(jìn)行壓緊的，本文采用模糊自適應(yīng)PID控制器對(duì)其進(jìn)行控制。通過試驗(yàn)仿真得到了比較合適的壓力控制曲線。模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)量化因子

6、和比例因子的調(diào)整。通過對(duì)二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的分析，引入人們經(jīng)驗(yàn)中的“粗調(diào)”和“細(xì)調(diào)”，根據(jù)系統(tǒng)輸入變量和ec的變化調(diào)整參數(shù)Ke，Kec和Ku。在模糊控制器中引入調(diào)整因子N，對(duì)Ke，Kec和Ku采用相反變化趨勢(shì)的控制規(guī)則。通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)模糊自適應(yīng)PID控制器進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，采用模糊自適應(yīng)PID控制器，超調(diào)小，穩(wěn)定時(shí)間短的控制效果，并對(duì)于模糊控制器的固有缺點(diǎn)系統(tǒng)有靜差上，得到了明顯的改善。其性能優(yōu)于常規(guī)的模糊控制器。
　　最后，對(duì)B

7、OSB刨片機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的硬件電路做了設(shè)計(jì)，并用PLC實(shí)現(xiàn)了模糊自適應(yīng)PID控制。在此基礎(chǔ)上，我們研究了PLC現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)和PLC與上位機(jī)的通訊，對(duì)BOSB刨片機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)其他工業(yè)設(shè)備之間和刨片機(jī)與工廠管理系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)做了嘗試，實(shí)現(xiàn)基于PLC-IPC的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化竹材刨片機(jī)進(jìn)給控制系統(tǒng)。
　　本文主要完成了以上幾個(gè)方面的研究，重點(diǎn)是BOSB刨片機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)PID控制研究和仿真，基于PLC的BOSB刨片機(jī)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首次將