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

1、竹材資源是我國的優(yōu)勢資源，利用我國豐富的竹材資源制造竹質(zhì)定向刨花板（bamboo oriented strand board，BOSB），利國利民。用竹材制造OSB主要的難點和關(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。本文在國家有關(guān)課題的支持下，對制造竹材刨花的關(guān)鍵設(shè)備BOSB刨片機的進(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)行截斷分級的基礎(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)入刨片機的刨切室。由于竹材的纖維排列，在刨切之前必須將符合長度要求的竹材作與纖維方向垂直的切割定長，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刨片機切割刀和分割刀按照我們需求的方向刨切。研究發(fā)現(xiàn)，刨片機進(jìn)給系統(tǒng)的控制是整個竹材刨片控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要難點。
　　BOSB刨片機由北京林機所和鎮(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刨片機的進(jìn)給系統(tǒng)由板鏈輸送機和重壓裝置組成，重壓裝置包括上重壓和側(cè)壓兩個部分，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)則地擺放在板鏈輸送機的板鏈上；然后上重壓和側(cè)壓同時動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，直至下一個輪回。
　　BOSB的上重壓裝置由液壓油缸驅(qū)動，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運行狀態(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，它實質(zhì)上是按偏差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制器。進(jìn)給過程對壓力自動控制系統(tǒng)的要求是穩(wěn)態(tài)精度高、動態(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控制器對其進(jìn)行控制。通過試驗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)計的關(guān)鍵是對量化因子

6、和比例因子的調(diào)整。通過對二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的分析，引入人們經(jīng)驗中的“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Ke，Kec和Ku采用相反變化趨勢的控制規(guī)則。通過仿真實驗對模糊自適應(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)定時間短的控制效果，并對于模糊控制器的固有缺點系統(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B

7、OSB刨片機進(jìn)給系統(tǒng)的硬件電路做了設(shè)計，并用PLC實現(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)場通訊網(wǎng)絡(luò)和PLC與上位機的通訊，對BOSB刨片機與現(xiàn)場其他工業(yè)設(shè)備之間和刨片機與工廠管理系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)做了嘗試，實現(xiàn)基于PLC-IPC的網(wǎng)絡(luò)自動化竹材刨片機進(jìn)給控制系統(tǒng)。
　　本文主要完成了以上幾個方面的研究，重點是BOSB刨片機進(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刨片機進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計。首次將