【摘要】：木材是一種可再生并且能循環(huán)利用的綠色材料,木材產(chǎn)品在國民經(jīng)濟中屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),并且占有重要地位。我國的現(xiàn)狀是森林資源日趨短缺,有效改善并且提高木材利用率,已經(jīng)成為我國現(xiàn)階段的重點研究課題之一。木材干燥是木材加工生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié),木材干燥質(zhì)量的好壞對木材利用率和木材產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響。通過使用合理的干燥技術(shù),提高現(xiàn)階段木材干燥控制技術(shù)水平是確保木材干燥效果、提高木材干燥質(zhì)量、減小木材干燥過程成本的重要途徑。木材干燥過程是一個具有大滯后、強耦合、強非線性特征的系統(tǒng),并且木材干燥窯內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜多變,因此,很難建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來描述該系統(tǒng)。我國的木材干燥窯大部分還是以傳統(tǒng)方法進行控制,溫濕度控制精度低、干燥效果不理想,難以適應(yīng)木材干燥的生產(chǎn)擴大化。本文提出利用支持向量機方法建立木材干燥過程模型。支持向量機具有對非線性函數(shù)任意逼近的能力,自學(xué)習(xí)能力強。木材干燥過程模型包括兩個子模型結(jié)構(gòu),分別是木材干燥過程的基準(zhǔn)模型和木材干燥過程的控制模型。本文利用木材干燥過程的溫度、濕度以及木材含水率數(shù)據(jù),建立基于支持向量機的木材干燥過程基準(zhǔn)模型。通過基準(zhǔn)模型預(yù)測干燥過程的含水率,為木材干燥過程的含水率基準(zhǔn)提供實時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。木材干燥過程的控制模型是指木材干燥過程的控制信號與溫度、濕度之間的模型。基于木材干燥過程工藝,木材干燥過程的溫度和濕度是由木材干燥窯內(nèi)的加熱閥開度、噴蒸閥開度以及排濕閥開度共同控制決定的。本文以木材干燥窯內(nèi)的加熱閥開度、噴蒸閥開度以及排濕閥開度作為輸入量,溫度和濕度作為輸出量,建立基于支持向量機的木材干燥過程控制模型。本文采用多種智能算法對支持向量機模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及樣本數(shù)據(jù)進行優(yōu)化,有效提高模型的準(zhǔn)確度,實現(xiàn)木材干燥過程的在線建模和預(yù)測。首先,利用最小二乘法對支持向量機模型的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化；其次,分別利用網(wǎng)格搜索法、遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法對模型的懲罰因子和核函數(shù)參數(shù)進行尋優(yōu)；最后,通過模糊加權(quán)方法對模型的樣本數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,改進離線支持向量機建模方法,建立基于模糊加權(quán)隸屬度的木材干燥過程在線模型。該模型可以反映系統(tǒng)當(dāng)前時刻的運行狀態(tài),并且能準(zhǔn)確預(yù)測下一時刻系統(tǒng)的運行狀態(tài),充分體現(xiàn)木材干燥系統(tǒng)的動態(tài)特性,避免由于干燥窯內(nèi)環(huán)境變化、執(zhí)行機構(gòu)工作狀態(tài)改變、外部干擾以及人為調(diào)整導(dǎo)致的模型失配問題的出現(xiàn)。為了準(zhǔn)確控制木材干燥過程的溫度和濕度,提高木材干燥質(zhì)量,本文設(shè)計了一種遺傳算法優(yōu)化的T-S型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫濕度控制器。該控制器在模糊控制基礎(chǔ)上,利用模糊算法解除木材干燥窯內(nèi)溫度和濕度間的強耦合關(guān)系,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力實現(xiàn)整個非線性過程的模糊邏輯推理,并通過遺傳算法優(yōu)化模糊神經(jīng)推理系統(tǒng)的參數(shù)和模糊推理規(guī)則,提高系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力。該控制器把模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法有機地組合在一起,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,使得控制器對非線性系統(tǒng)逼近能力更強、訓(xùn)練收斂速度更快、算法更穩(wěn)定,滿足木材干燥系統(tǒng)對溫濕度的控制要求。木材干燥過程基準(zhǔn)模型和控制模型的建立,以及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計和優(yōu)化,對研究木材干燥工藝、實現(xiàn)木材干燥過程的智能控制、提高干燥質(zhì)量、減少能耗、縮短干燥時間具有重要研究意義。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP18;S782.31

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張璧光;我國木材干燥技術(shù)現(xiàn)狀與國內(nèi)外發(fā)展趨勢[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報;2002年Z1期

2 王麗梅;武志濤;左濤;;永磁直線電機自構(gòu)式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計[J];電機與控制學(xué)報;2009年05期

3 韋寧;木材干燥計算機控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J];桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年04期

4 梁炎明;張鵬;李琦;焦尚彬;;基于模糊支持向量機的空氣預(yù)熱器溫度預(yù)測[J];電子測量與儀器學(xué)報;2014年12期

5 江靜;張雪松;陳龍;;模糊控制算法在溫度控制系統(tǒng)中的研究[J];華北科技學(xué)院學(xué)報;2010年02期

6 伍鐵斌;劉云連;李新君;殷永生;;KPCA-模糊加權(quán)LSSVM預(yù)測方法及其應(yīng)用[J];計算機測量與控制;2012年03期

7 周屹;李萍;;模糊控制器在木材干燥工藝中的設(shè)計研究[J];林業(yè)機械與木工設(shè)備;2007年04期

8 謝擁群,陳瑞英,楊慶賢,廖益強,張璧光;木材干燥過程的熱質(zhì)遷移及其耦合關(guān)系[J];林業(yè)科學(xué);2004年01期

9 金照懌,許美琪;電導(dǎo)式木材含水率測定儀的原理與應(yīng)用[J];木材工業(yè);2000年01期

10 邱樹清;電阻式帶溫度全自動補償木材含水率的檢測[J];木工機床;1998年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孟兆新;木材干燥的多場耦合建模仿真與優(yōu)化研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 春生;基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的苜蓿薄層干燥過程中含水率預(yù)測模型研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

本文編號：2780904