木材干燥神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模與智能控制研究.pdf

1、隨著全球森林資源日益減少以及由其所帶來的環(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、降低能源消耗、提高木材制品質(zhì)量已引起世界各國政府的廣泛關(guān)注。面對(duì)我國這樣一個(gè)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(xué)工作者面前的前沿課題之一。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。由于木材干燥過程的滯后、時(shí)變、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜特性

2、，使得建立理想的、符合實(shí)際的木材干燥模型變得很困難，其自動(dòng)控制也不是一個(gè)簡單的操作，過程內(nèi)影響因素很多。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(yàn)的控制方法，缺乏充分的靈活性，因而，高質(zhì)量的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)成為創(chuàng)新干燥設(shè)備亟待解決的問題。 本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立了木材干燥模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)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，即描述系統(tǒng)的模型。研究中采用

3、了適合于非線性系統(tǒng)辨識(shí)的時(shí)延神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了溫濕度控制模型和干燥基準(zhǔn)模型。溫/濕度控制模型是加熱閥、噴濕閥和排潮閥的開度，三個(gè)控制信號(hào)與溫/濕度之間關(guān)系的模型，它的建立為控制器設(shè)計(jì)提供了必要條件；干燥基準(zhǔn)模型是描述溫、濕度與木材含水率之間關(guān)系的模型，此模型的建立實(shí)現(xiàn)了干燥基準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型化和干燥過程的含水率變化特性預(yù)測，為優(yōu)化干燥基準(zhǔn)提供了有力依據(jù)；干燥基準(zhǔn)逆向模型的建立可以根據(jù)含水率給出當(dāng)前時(shí)刻的窯內(nèi)溫度和濕度，從而將以

4、含水率基準(zhǔn)作為干燥基準(zhǔn)的階段性干燥連續(xù)化。論文中設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)的結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練算法，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型訓(xùn)練與驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明所建模型有效、可靠。對(duì)兩種網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)效果的比較來看，時(shí)延神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)要好于動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，更適合于木材干燥這種復(fù)雜對(duì)象的描述。 木材干燥的控制過程就是控制窯內(nèi)介質(zhì)溫度和濕度來使木材含水率降低到某一期望值的過程。針對(duì)實(shí)際干燥過程的特性，本文在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究的基礎(chǔ)上，研究了模糊控制和模糊自適應(yīng)控制方法在木