智能控制在石膏纤维板生产线中的研究

论文摘要

石膏纤维板作为一种新型墙体材料，具有轻质、高效、防火、防潮、隔热、隔音等优点，这种新型材料具有广阔的发展前景。石膏纤维板生产中最重要的环节是厚度控制。由于石膏纤维板厚度控制系统是一个复杂工业控制系统，对“设定值跟踪特性”和“干扰抑制特性”的要求很高，传统PID控制器的参数很难同时满足两方面的要求，因此控制效果不理想。针对这些问题，模糊控制取得了一些令人信服的成效，但同时也存在着一定的问题。因此，采用改进后的模糊控制方法来设计模糊控制器将有助于提高板厚控制系统的性能，改善石膏纤维板的产品质量。本文以湖北三环墙体材料有限责任公司石膏纤维板生产线为研究背景，对生产线的工艺流程、厚度控制系统进行了认真的学习和研究，分析了连续式压机的工作原理和影响石膏纤维板厚度的主要因素。针对厚度控制系统中存在的时变性、非线性和不确定性问题，以及模糊控制中存在的隶属函数难以确定、稳态误差较大的缺点，通过对区间值模糊算法的分析研究，本文分别采用模糊匹配区间值模糊推理、相似度量区间值模糊推理、双向近似区间值模糊推理设计了三种石膏纤维板厚度控制器。通过仿真试验，验证了区间值模糊算法的有效性；通过和普通模糊控制器的仿真效果进行对比，体现了基于区间值模糊推理的控制器调整时间短、稳态误差小的优点。最后，针对这三种区间值厚度控制器，对原有控制规则提出了改进方案：增加系统稳定点附近控制点，使稳定点附近控制作用细腻，这样会使系统稳态误差和超调量减小；同时，远离稳定点控制作用幅度增大，保证响应速度加快。通过仿真验证了改进方案的合理性与有效性。其中，基于双向近似区间值推理设计的石膏纤维板厚度控制器各项性能指标表现最优。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外石膏板生产情况
• 1.3 课题来源及本文主要工作
• 2 石膏纤维板的生产工艺及厚度控制原理
• 2.1 石膏纤维板生产工艺
• 2.1.1 主要原料性能要求
• 2.1.2 几台主要设备简介
• 2.1.3 生产工艺技术
• 2.1.4 生产工艺过程简述
• 2.1.5 生产工艺流程图
• 2.2 生产控制系统
• 2.2.1 板厚控制
• 2.2.2 切割控制
• 2.2.3 烘干控制
• 2.3 影响石膏纤维板厚度的主要因素
• 3 区间值模糊控制器设计基础
• 3.1 区间值模糊控制研究背景及发展概况
• 3.1.1 模糊控制的发展概况
• 3.1.2 区间值模糊控制发展概况
• 3.2 区间值模糊数学理论
• 3.2.1 区间值模糊数学
• 3.2.2 区间值模糊集
• 3.3 区间值模糊控制器设计步骤
• 3.3.1 区间值模糊控制器的结构设计
• 3.3.2 区间值模糊产生式规则
• 3.3.3 区间值模糊化方法和模糊判决
• 4 石膏纤维板厚度控制器设计
• 4.1 基于普通模糊算法的厚度控制器设计
• 4.1.1 模糊控制器设计方法
• 4.1.2 控制对象的描述
• 4.1.3 普通模糊厚度控制器的设计
• 4.1.4 仿真实验与结果分析
• 4.2 基于模糊匹配区间值推理的石膏纤维板厚度控制器设计
• 4.2.1 模糊匹配区间值推理
• 4.2.2 模糊匹配区间值推理的控制器设计
• 4.2.3 系统仿真实验结果
• 4.3 基于相似度量区间值模糊推理的石膏纤维板厚度控制器设计
• 4.3.1 相似度量区间值模糊推理
• 4.3.2 基于相似度量区间值推理的控制器设计
• 4.3.3 系统仿真试验结果
• 4.4 基于双向近似区间值推理的厚度模糊控制器设计
• 4.4.1 双向近似区间值模糊推理
• 4.4.2 基于双向近似区间值推理的控制器设计
• 4.4.3 系统仿真试验结果
• 4.5 区间值控制规则的改进
• 4.5.1 控制规则表的改进方法
• 4.5.2 改进后的控制效果对比
• 5 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢