基于自适应滑模反步法的MDF连续平压板厚纠偏控制研究

摘要

热压工艺是中密度纤维板(MDF)连续生产过程中的关键环节，直接决定着MDF产品的质量。连续平压机是热压工艺的主要设备，其工作能力和技术性能对热压工艺的完成起着决定性的作用。作为传热、传压关键部件，热压板上面分布着多排多列液压缸，由于液压缸个体差异和在工作过程中受到的外干扰不同，达到稳定的过程会出现不同步现象，造成MDF厚度不均匀。本学位论文针对液压缸阵列同步运动控制问题，从个体到整体的控制角度研究液压缸阵列的控制方法，形成MDF连续平压板厚纠偏自适应滑模反步控制机制。
　　针对单终端位移控制系统跟踪控制问题，建立位移控制系统的数学模型，同时考虑板坯粘弹性等参数具有明显的不确定性以及外干扰力变化等因素，设计滑模反步控制器。运用自适应方法解决滑模控制输出的弱抖振问题，进一步提高系统的稳定性。通过设计位移控制系统的自适应滑模反步控制参数，求得控制律表达式。仿真结果表明:所提出的自适应滑模反步控制方法能够实现单终端位移控制系统的位移输出稳定且无超调，满足连续平压机热压工艺要求。
　　针对多终端位移控制系统执行机构即液压缸阵列的同步输出问题，建立多终端位移控制系统的数学模型，设计自适应滑模反步控制器，该控制器对外界干扰是否已知依赖性很小，降低了控制器对执行机构精确数学模型的依赖程度，可消除由扰动信号和单终端位移控制系统参数存在差异等因素而引起的同步误差，在短时间内达到多终端位移控制系统输出目标一致。选择李雅普诺夫函数，证明所设计的闭环系统的位置跟踪误差收敛，整个系统渐近稳定。仿真结果表明:自适应滑模反步控制器解决了输出弱抖振问题，达到了无超调平稳控制要求，实现了液压缸阵列的同步输出，且输出误差保持在允许范围之内。
　　以光栅位移传感器为MDF厚度检测元件，根据检测控制系统的要求，选择S7-400CPU412型PLC作为检测系统的主控制单元，完成了整个MDF厚度检测系统的硬件系统设计。提出了MDF连续平压板厚纠偏自适应控制机制，通过对实验用板厚度纠偏处理测试，验证了该方法能够实现MDF厚度自动纠偏，使液压缸阵列整体输出具有良好的一致性，对MDF连续平压板厚纠偏控制研究具有一定参考价值。

目录

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出与研究意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究意义

1．2 连续平压机的国内外研究情况

1．2．1 连续平压机的国内外发展情况

1．2．2 连续平压机控制方法的国内外研究情况

1．3 相关理论的国内外发展现状

1．3．1 反步法控制

1．3．2 滑模控制

1．3．3 稳定性理论

1．4 论文研究主要内容

2 MDF连续平压板厚纠偏控制系统模型研究

2．1 MDF连续平压热压工艺

2．1．1 MDF生产工艺

2．1．2 MDF连续平压热压工艺及技术要求

2．2 位移控制系统模型构建

2．2．1 单终端位移控制系统原理

2．2．2 电液伺服阀

2．2．3 液压缸基本方程

2．2．4 单终端位移控制系统模型构建

2．2．5 多终端位移控制系统模型构建

2．3 本章小结

3 MDF连续平压板厚纠偏单执行器控制研究

3．1 自适应模糊PID控制器

3．1．1 PID控制基本理论

3．1．2 模糊PID控制器理论

3．1．3 自适应模糊PID控制器设计

3．2 滑模反步控制器基本原理

3．2．1 滑模控制基本原理

3．2．2 反步控制基本原理

3．3 滑模反步法控制器

3．3．1 滑模反步控制器设计

3．3．2 滑模反步控制器稳定性分析

3．4 自适应滑模反步法控制器

3．4．1 自适应滑模反步控制器设计

3．4．2 自适应滑模反步控制器稳定性分析

3．5 本章小结

4 MDF连续平压板厚纠偏多执行器控制研究

4．1 多执行器自适应滑模反步控制器设计

4．2 控制器稳定性分析

4．3 本章小结

5 MDF板厚纠偏自适应滑模反步控制机制仿真实验与分析

5．1 MDF连续平压板厚检测系统

5．1．1 输送机构单元

5．1．2 板厚检测单元

5．1．3 厚度检测系统工作过程

5．2 MDF连续平压板厚纠偏控制仿真实验与分析、

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明