1. 研究目的与意义
研究目的:木材干燥是改善木材物理力学性能、合理使用木材、减少木材降等损失、提高使用效率的重要措施,也是保证木制品质量的关键技术之一。木材干燥控制系统通常采用PID控制,传统的PID控制是依赖操作人员按照工艺参数凭经验的控制方法,缺乏充分的灵活性,存在着参数修改不方便,不能进行自整定等缺点。因而,高质量的现代化控制系统已成为创新干燥设备亟待解决的问题。
研究意义:木材干燥的控制过程就是控制箱内介质温度和湿度,来使木材含水率降低到某一期望值的过程。针对实际干燥过程的特性,本课题提出一种智能的PID参数整定方法,即将模糊控制和PID控制结合起来,构建模糊自适应PID控制器。这种控制器可以实现系统的最佳控制,它运用模糊数学的基本理论和方法,将操作人员长期积累的经验知识用控制规则模型化,并把这些模糊控制规则以及有关信息(如初始PID参数等)作为知识存入计算机中,然后计算机根据控制系统的实际响应情况,运用模糊推理自动实现对PID参数的最佳调整。
2. 国内外研究现状分析
国内研究概况:目前,我国现有大多数干燥窑都是依赖操作人员按照工艺参数凭经验人工控制,少数国产和进口设备采用半自动或自动控制,其控制方式为简单PID控制,较为落后。因此,基于国内市场急需自动化程度高的木材干燥设备新产品的实际情况,消化、吸收国外先进干燥技术和测试手段,使之适合我国国情,并在此基础上,研究、设计出性能优良、价格低廉、节能显著,达到或超过世界先进水平的新型干燥设备控制系统,开发木材干燥设备新型换代产品,提高木材干燥质量,降低木材资源消耗,节约能源,保护环境,具有十分重要的意义,既可为我们的企业创造可观的经济效益,又为社会带来巨大的社会效益。
国外研究概况:国外的木材干燥过程已实现了自动控制智能化,以美国利格诺迈特公司(LignomatUSALtd.)制造的木材干燥窑控制系统为代表,实现了人机交互、各种信息自动记录,利用系统提供的各种分析功能,可不断调整干燥基准,提高干燥质量,节约费用,降低木材损耗,减少人员数目等。它代表了20世纪末木材干燥控制系统的世界先进水平,具有高可靠性、直观易学、功能强大、使用安全和维护性强等特点。应用遗传算法、模糊控制、神经元网络等先进理论,寻求木材干燥过程的最优化方法及全自动控制过程是具有重大意义的。
3. 研究的基本内容与计划
本设计研究的内容是在木材干燥传统的pid控制的基础上,利用模糊控制和pid控制的特点,设计木材干燥箱的模糊自适应pid控制器,并与传统pid控制进行仿真、分析与比较,阐述模糊自适应pid控制在木材干燥过程中应用的可行性。
研究计划:
2月23日3月04日:查阅文献,了解木材干燥的原理,对国内外木材干燥技术作详细的研究,完成开题报告、文献综述。
4. 研究创新点
本设计分析、比较了模糊控制的设计方法和模糊自适应PID控制器的实现方法,并运用MATLAB仿真从理论上证明了其在木材干燥过程中应用的可行性。
