木材干燥窑PID控制器免疫算法的研究

摘要

随着全球对木材资源消耗问题的日益重视，降低木材资源消耗、减少能源消耗和提高木制品质量已引起世界各国政府的广泛关注。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急待解决的问题。
　　木材干燥的控制过程就是控制窑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，本文提出一种智能的PID参数整定方法，即将人工免疫算法和PID控制结合起来，构建免疫PID控制器对木材干燥窑进行控制。本文利用MATLAB中的神经网络工具箱对系统进行建模，利用Simulink进行仿真研究。通过对干燥窑的PID控制和免疫PID控制进行仿真、分析与比较，得出免疫PID控制器的阶跃响应曲线具有上升快，调节精度提高，稳态性能好，过渡过程时间短，超调量小的优点。因而木材干燥窑的免疫PID控制是可行的、有效的，它实现了参数的自整定，且优于传统PID控制。这对提高木材干燥过程的控制水平，有效地保证木材干燥质量、降低能源消耗和减少成本，具有重要的理论研究和实际指导意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 国内外技术现状及发展趋势

1．1．1 木材干燥现状

1．1．2 木材干燥技术的发展趋势

1．2 课题研究的目的和意义

2 木材干燥概述

2．1 木材干燥概念及目的

2．1．1 木材干燥的原理和原则

2．2 木材干燥基准

2．2．1 影响木材干燥的因素

2．2．2 木材干燥基准

2．3 木材干燥的自动控制

2．3．1 木材干燥自动控制简介

2．3．2 调节干燥过程的方法

2．4 本章小结

3 生物免疫系统及人工免疫系统

3．1 免疫系统概述

3．1．1 生物免疫系统

3．1．2 生物免疫系统特性

3．1．3 生物免疫调节机理

3．1．4 生物免疫系统两大学说

3．2 人工免疫系统

3．2．1 人工免疫网络模型

3．2．2 一般免疫算法

3．2．3 阴性选择算法

3．2．4 克隆选择算法

3．3 本章小结

4 免疫反馈PID算法在木材干燥中的应用研究

4．1 木材干燥窑神经网络建模

4．1．1 时延神经网络

4．1．2 木材干燥窑神经网络结构

4．1．3 木材干燥窑时延神经网络建模实现

4．2 免疫调节过程中的反馈机理

4．3 免疫反馈PID控制器

4．3．1 免疫控制器

4．3．2 免疫控制器参数选取

4．3．3 常规PID控制器

4．3．4 免疫反馈PID控制器

4．3．5 改进型免疫反馈PID控制器

4．4 木材干燥窑免疫反馈PID控制器设计与仿真

4．4．1 控制系统仿真模型

4．4．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

5 克隆选择免疫PID算法在木材干燥中的应用

5．1 概述

5．2 免疫系统的克隆选择原理

5．3 克隆选择算法

5．3．1 克隆选择算子

5．3．2 克隆选择算法

5．4 克隆选择PID控制器

5．4．1 克隆选择PID控制器的设计

5．4．2 算法仿真

5．5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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