【摘要】：木材是一種可再生并且能循環(huán)利用的綠色材料,木材產品在國民經濟中屬于基礎產業(yè),并且占有重要地位。我國的現狀是森林資源日趨短缺,有效改善并且提高木材利用率,已經成為我國現階段的重點研究課題之一。木材干燥是木材加工生產過程中的重要環(huán)節(jié),木材干燥質量的好壞對木材利用率和木材產品質量有直接影響。通過使用合理的干燥技術,提高現階段木材干燥控制技術水平是確保木材干燥效果、提高木材干燥質量、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),并且木材干燥窯內的環(huán)境復雜多變,因此,很難建立準確的數學模型來描述該系統(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,難以適應木材干燥的生產擴大化。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任意逼近的能力,自學習能力強。木材干燥過程模型包括兩個子模型結構,分別是木材干燥過程的基準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據,建立基于支持向量機的木材干燥過程基準模型。通過基準模型預測干燥過程的含水率,為木材干燥過程的含水率基準提供實時準確的數據。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�；谀静母稍镞^程工藝,木材干燥過程的溫度和濕度是由木材干燥窯內的加熱閥開度、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構、參數以及樣本數據進行優(yōu)化,有效提高模型的準確度,實現木材干燥過程的在線建模和預測。首先,利用最小二乘法對支持向量機模型的結構進行優(yōu)化；其次,分別利用網格搜索法、遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法對模型的懲罰因子和核函數參數進行尋優(yōu)；最后,通過模糊加權方法對模型的樣本數據進行預處理,改進離線支持向量機建模方法,建立基于模糊加權隸屬度的木材干燥過程在線模型。該模型可以反映系統(tǒng)當前時刻的運行狀態(tài),并且能準確預測下一時刻系統(tǒng)的運行狀態(tài),充分體現木材干燥系統(tǒng)的動態(tài)特性,避免由于干燥窯內環(huán)境變化、執(zhí)行機構工作狀態(tài)改變、外部干擾以及人為調整導致的模型失配問題的出現。為了準確控制木材干燥過程的溫度和濕度,提高木材干燥質量,本文設計了一種遺傳算法優(yōu)化的T-S型模糊神經網絡溫濕度控制器。該控制器在模糊控制基礎上,利用模糊算法解除木材干燥窯內溫度和濕度間的強耦合關系,采用神經網絡的自學習和自適應能力實現整個非線性過程的模糊邏輯推理,并通過遺傳算法優(yōu)化模糊神經推理系統(tǒng)的參數和模糊推理規(guī)則,提高系統(tǒng)的自學習和自適應能力。該控制器把模糊邏輯、神經網絡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。木材干燥過程基準模型和控制模型的建立,以及模糊神經網絡控制器的設計和優(yōu)化,對研究木材干燥工藝、實現木材干燥過程的智能控制、提高干燥質量、減少能耗、縮短干燥時間具有重要研究意義。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP18;S782.31

【參考文獻】

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1 張璧光;我國木材干燥技術現狀與國內外發(fā)展趨勢[J];北京林業(yè)大學學報;2002年Z1期

2 王麗梅;武志濤;左濤;;永磁直線電機自構式模糊神經網絡控制器設計[J];電機與控制學報;2009年05期

3 韋寧;木材干燥計算機控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J];桂林電子工業(yè)學院學報;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熱器溫度預測[J];電子測量與儀器學報;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];華北科技學院學報;2010年02期

6 伍鐵斌;劉云連;李新君;殷永生;;KPCA-模糊加權LSSVM預測方法及其應用[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計研究[J];林業(yè)機械與木工設備;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遷移及其耦合關系[J];林業(yè)科學;2004年01期

9 金照懌,許美琪;電導式木材含水率測定儀的原理與應用[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

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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;2011年

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1 春生;基于GA-BP神經網絡的苜蓿薄層干燥過程中含水率預測模型研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2009年

本文編號：2780904