【正文】 適用于具有嚴(yán)格參數(shù)反饋的不確定性系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)起來非常地方便。 反步法是一種由后到前的遞歸設(shè)計(jì)方法，其基本設(shè)計(jì)思想就是將復(fù)雜的非線性系統(tǒng) 問題，分解成為若干個不超過系統(tǒng)階數(shù)的子系統(tǒng)，然后為分解得到的每一個子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 其對應(yīng)的李雅普諾夫函數(shù)和所謂的虛擬控制量保證系統(tǒng)的某些性能，并一直后退到整個 系統(tǒng)，最后再將它們統(tǒng)一集成起來，來完 成整個系統(tǒng)的控制律設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)的跟 蹤，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)。反步法同時可以看做是微分幾何法的擴(kuò)展，特別 是近幾年 這種方法越來越受到學(xué)者們的重視和喜愛，以至于它成為在處理生產(chǎn)時間問題 時，解決非線性控制設(shè)計(jì)的最為重要的方法之一。 2 纖維板熱壓工藝及板厚控制系統(tǒng)模型 13 本章小結(jié) 本章主要研究了纖維板熱壓過程的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，以及影響工藝過程的種種因素，并根據(jù) MDF 熱壓位置伺服系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，以及四通閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的三 個基本方程，推導(dǎo)出了熱壓位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并給出了系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)稱值 。 分別以活塞位移 y 、速度 y? 、加 速度 y? 作為系統(tǒng)狀態(tài)方程的狀態(tài)，則根據(jù)液壓位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可得到系統(tǒng)的狀態(tài)方程。其中 LQ 為為負(fù)載流量， ? 為滑閥節(jié)流窗口面積梯度， ? 為液體密度， Lp 為負(fù)載壓力， sp 為供油壓力， vx 為閥芯的位移， A 為活塞有效面積 ， y 為活塞位移， tcC 為總泄露系數(shù)， tV 為液壓缸油腔容積， e? 為油液彈性模量， m 為負(fù)載的總質(zhì)量， cB 為粘性阻尼系數(shù)， K 為負(fù)載彈簧剛度， K 為負(fù)載力， gF 為液壓推動力。液壓位置伺服系統(tǒng)原理圖以及四通閥控液壓動力系統(tǒng)圖分別如圖 22和圖 23 所示。熱壓板間距控制是板坯厚度控制的關(guān)鍵因素。 (5) 板坯鋪裝質(zhì)量 板坯在鋪裝時，要求板坯厚度均一，不結(jié)團(tuán)，這就要求 料倉內(nèi)纖維貯存量必須持在70%以上，保證有充足的排氣量，并且鋪裝高度與掃平輥高度差維持在 50mm 以上，經(jīng)預(yù)壓后，板坯逐漸密實(shí) ,厚度均勻 [11]。因而，板坯適當(dāng)含水對縮短熱壓的時間，降低熱壓的壓力，提高產(chǎn)品物理力學(xué)的性能有很重要的意義。熱壓的 時問確定與膠粘劑的性能、纖維的質(zhì)量、板坯的含水率、熱壓的溫度、壓力及板坯的厚度等因素直接有關(guān)。確定熱壓的時間的原則是，確保芯層達(dá)到膠粘劑固化的溫度所需時間。熱壓的時間太短，可能干燥沒得到充分和膠粘劑并沒有完全固化，使產(chǎn)品產(chǎn)生水漬和鼓泡現(xiàn)象，物理力學(xué)性能下降 。密度板生產(chǎn)中，產(chǎn)品的厚度多采用厚度控制規(guī)或其它厚度的控制裝置來保證。這個峰值壓力存在的時間很短。 (2) 熱壓壓力 熱壓的壓力選擇是以熱壓板接觸厚度作為重要依據(jù)的。這就是常說的“預(yù)固化層”，生產(chǎn)中要用砂光機(jī)砂除這一層。因?yàn)榘迮鞅韺优c熱壓板有直接接觸 ,短時間內(nèi)層纖纖維上膠粘劑即可固化，而芯層如 果要達(dá)到膠粘劑固化溫度需要很長時間。 一般板坯溫度變化分為 3 個階段： a 升溫階段 ； b 保溫階段 ； c 高溫階段。但熱壓溫度太高，表面纖維可能發(fā)生熱解甚至炭化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。纖維里所施加的膠粘劑是熱固性樹脂膠粘劑，它們僅在一定溫度條件下才能固化，發(fā)揮粘結(jié)纖維的作用[13]。即 321 hhhhoh ??????? 式中： h 為毛板厚度， ho 為成品板厚度， 1h? 為熱板冷卻收縮量 2h? 為調(diào)濕厚度膨脹量3h? 為砂光量。假設(shè)鋼帶速度為 V ，膠的固化時間為 T 、保壓長度為 L ，則TVL ?? ，那么保壓七點(diǎn)為離壓機(jī)最后一個框架的距離為 L 。在實(shí)際生產(chǎn)中鋼帶的開檔設(shè)定主要以壓力曲線為根據(jù)，并依據(jù)2 纖維板熱壓工藝及板厚控制系統(tǒng)模型 9 手板厚度、板型、原材料等因素做出對應(yīng)的調(diào)整。在確保產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備條件允許誤差的情況下，盡可能加快鋼帶的速度，以提升產(chǎn)量。鋼帶的速度選擇與產(chǎn)品厚度和密度以及所使用的材料以及膠的性能燦在密切關(guān)系，所以鋼帶速度需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的情況而定，生產(chǎn)密度板時，一般鋼帶的速度以每毫米板所需熱壓的時間而定。溫度的分段設(shè)定即可有效地減少軟層厚度，又克避免熱壓后期溫度過高造成木質(zhì)素?zé)峤夂蜔岚搴蔬^低等不良影響。第一段溫度略低，一般為 160~190℃ ，以減少預(yù)固化層；第二段溫度最高，一般為 180~200℃ ，最高溫度不宜超過 220℃ ；第三段溫度根據(jù)實(shí)際而定，一般為第二段的 75%。在連續(xù)平壓法生產(chǎn)中，熱壓溫度控制優(yōu)于多層壓機(jī)單一溫度控制，沿著壓機(jī)長度方向分段設(shè)定，獨(dú)立控制 [2]。溫度的設(shè)定既要滿足膠黏劑在板胚內(nèi)完全固化的要求，又要避免膠黏劑 產(chǎn)生熱解。C 之間，在保壓過程中膠粘劑基本完成了固化，毛還自身可能會產(chǎn)生干縮現(xiàn)象，在受到壓虹提供的壓力后發(fā)生的形變可視為非彈性形變，其壓力趨于零，工段后期毛還隨鋼帶前行，直至離開壓機(jī)，即熱壓結(jié)束。 1. 低壓段：在減壓段后要將低壓狀態(tài)保持一段時間，以保證水蒸氣順利排出，不會XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 造成鼓泡等現(xiàn)象，而且低壓時間的長短可以控制斷面密度的合理分布；隨著熱壓時間的推移膠粘劑也會在該階段漸漸固化，板還接受壓力時的反彈力因此而減小，低壓段壓力一般為 ~，此時鋼帶的開檔為列 δ[1 + (13%~18%)]。 2. 減壓階段：在壓榨段壓紅將板還以較大壓力快速的壓縮到預(yù)設(shè)厚度，當(dāng)壓趕提供壓力上升到最大壓力值之后開始逐漸減小 ,以防止由于壓力持續(xù)過高造成板還斷裂，同時減小預(yù)固化 層厚度，也有利于板還內(nèi)部水蒸氣的排出，使板還斷面密度分布更加合理，此時鋼帶開檔值一般為 δ[1+ (7%~10%)]。 圖 21 連續(xù)熱壓機(jī)壓力曲線圖 預(yù)熱壓階段： 1. 快速壓榨段： MDF 在進(jìn)入熱壓機(jī)前有進(jìn)行預(yù)壓處理，在一定溫度、壓力作用下，將鋪裝蓬松的纖維壓到一定厚度。連續(xù)平壓熱壓過程一般可分為預(yù)熱壓階段和主熱壓階段。 表 23 尺寸偏差規(guī)范 性能（單位） 公稱厚度范圍≤ 19 公稱厚度范圍 19 厚度偏差（ mm） ? ? 長度和寬度偏差（ mm/m） ? 對角線差（ mm/m） ≤ 6 翹曲度（ mm/m） ≤ 5 邊緣不直度（ mm/m） ? 2 纖維板熱壓工藝及板厚控制系統(tǒng)模型 7 MDF 熱壓工藝介紹 本文討論了在 MDF 連續(xù)平壓熱壓生產(chǎn)線上 ,不同長度的連續(xù)熱壓機(jī) 在生產(chǎn)過程中的鋼帶速度雖然不同 ,但完成熱壓都要通過控制液壓航的下降率和調(diào)整熱壓時間來控制MDF 的厚度。 表 21 中密度纖維板分類 類型 簡稱 標(biāo)示符號 適用條件 適用范圍 室內(nèi)型中密度纖維板 室內(nèi)型板 MDF 干燥 所有非承重的應(yīng)用 室內(nèi)防潮型中密度纖維板 防潮型板 潮濕 如家具和裝飾 室外型中密度纖維板 室外型板 室外 修件 2) MDF 等級 劃分，如表 22 所示。 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 2 纖維板 熱壓工藝及板厚控制系統(tǒng)模型 中密度纖維板熱壓工藝 中密度纖維板的定義 根據(jù) GBmi7182020《中密度纖維板》新國家標(biāo)準(zhǔn)的定義 ,中密度纖維板 (Medium Density Fiberboad,簡稱 MDF),是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料 ,經(jīng)纖維制備施加合成樹脂 ,在加熱加壓條件下 ,壓制成厚度小于 ,名義密度范圍在 ~ g cm的板材 [18]。 1 前言 5 (2) 基于反步法構(gòu)建了 MDF 熱壓位置系統(tǒng)跟蹤控制器，采用 Lyapunov 穩(wěn)定性理論 保證了跟蹤誤差漸近收斂于零，實(shí)現(xiàn)了熱壓位置系統(tǒng)快速準(zhǔn)確的位置跟蹤控制。 研究內(nèi)容及方法 MDF 是林木工業(yè)中最為重要的產(chǎn)品之一，高效生產(chǎn)和高質(zhì)量生產(chǎn)是提高林木產(chǎn)業(yè)效率、開發(fā)新產(chǎn)品的主要途徑之一，它對于緩解國內(nèi)資源緊張、提高環(huán)保材料市場占有 率等具有重要意義。人造板起初以實(shí)木的替代品出現(xiàn)，因其尺寸靈活、密度適中、物理性能優(yōu)越 ,目前的應(yīng)用范圍己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過的實(shí)木。 課題研究的目的和意義 我國是一個發(fā)展中國家，伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對物質(zhì)文化的需求也在提高，在家具、地板、生活用品等方面消耗的大量的木材。隨著人們對熱壓工藝研究的深入，熱壓時間、熱壓溫度、熱壓壓力、含水率等參數(shù)綜合作用的熱壓工藝被提出，許多國內(nèi)外的專家學(xué)者如 Kayihan、 Harless、Humohery、 、 對 MDF 熱壓過程進(jìn)行了研究，各位學(xué)者的出發(fā)點(diǎn)是針對人造板熱壓過程中，板述內(nèi)部的各種參數(shù)變化情況的探討，從而合理調(diào)整熱壓工藝曲線 ,為實(shí)現(xiàn)某種產(chǎn)品特性，是各工藝參數(shù)作用在合理的范圍內(nèi)。它與時間繼電器、壓力表組成的開關(guān)液壓控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了早起 MDF 多層壓機(jī)的生產(chǎn)。在熱壓工段液壓虹是提供壓力的主要設(shè)備，使 MDF 的板還達(dá)到工藝的要求厚度主要是通過液壓趕輸出位移控制鋼帶開檔距離來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的控制方案是實(shí)時將控制參數(shù)準(zhǔn)確無誤的沿著工藝曲線的設(shè)定來調(diào)整，因此對人工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工藝曲線要求很高，為了 能滿足熱壓過程的壓力需求，連續(xù)壓機(jī)多釆用液壓控制系統(tǒng)，這使系統(tǒng)本身具有了非線性、系統(tǒng)參數(shù)可變與純滯后等特點(diǎn)，因此如何合理的建立熱壓環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型并采用有效的控制方案成為了研究的焦點(diǎn)。人造板機(jī)械行業(yè)的三大寡頭：美卓 (Metso)、迪芬巴赫(Dieffenbacher)和辛北爾康普 (Siempdkamp)，為避免在競爭中兩敗俱傷，寡頭企業(yè)在提供人造板設(shè)備時各自明確目標(biāo)市場， 產(chǎn)品間實(shí)現(xiàn)差異化設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品的知名度不斷提高，進(jìn)而使大幅度提升了企業(yè)核心競爭力，以致世界聞名。為了應(yīng)對國際市場 的激烈競爭以及金融危機(jī)的影響，自 20 實(shí)際 90 年代起，西歐和北美的制造商以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重組方式來提高自己的國際競爭力，例如德國 Kvaener 公司并購了 Bison 公司后，實(shí)力雄厚的美卓 (Metso)人造板部重組成立。雖然連續(xù)平壓機(jī)問世較晚，但與間間歇式人造板生產(chǎn)方式相比具有能耗低、原料利用率高、毛述厚度均勾、生產(chǎn)連續(xù)適合自動化連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)而被世界各大人造板生產(chǎn)商接受并推廣，據(jù)報(bào)道世界范圍內(nèi)投入1 前言 3 使用的連續(xù)平壓熱壓機(jī)有 126 臺。自從20 世紀(jì) 70 年代開始，連續(xù)平壓機(jī)的歷史一次次的被改寫， 1974 年 ,庫斯特壓機(jī)于德國問世 ,這是首臺適用于木質(zhì)人造板生產(chǎn)并以鋼帶滾子鏈型作傳輸機(jī)構(gòu)的連續(xù)平壓機(jī)。世界上第一臺可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)工藝的門德壓機(jī)在德國問世，是 用于生產(chǎn)薄型中密度纖維板和纖維板的輔壓設(shè)備。但由于間歇式生產(chǎn)模式的固有瓶頸限制，間歇生產(chǎn)方式原料消耗高，砂光量大，能耗高的缺陷無法完全克服，但對中小型 MDF 企業(yè)生產(chǎn)效率有顯著提高，目前世界上有 600 多臺單層壓機(jī)在使用。 為了提高薄板生產(chǎn)能力，德國原比松 (Bison)公司于 1957 年制造了半自動單層熱壓生產(chǎn)系統(tǒng) —— 單層壓機(jī)。 多層壓機(jī)是一種間歇式熱壓機(jī)，與其他工段不是連續(xù)生產(chǎn)，需停機(jī)進(jìn)行板還的裝卸 ,這樣熱壓機(jī)層數(shù)增多提高產(chǎn)量的同時也增加了裝卸板還的輔助時間，板還厚度越薄，非有效時間比重就越大，生產(chǎn)效率降低。由于中密度纖維板與纖維板可以對實(shí)木木材做到有效替代，而且特性良好，使多層壓機(jī)被制造商廣泛推廣，隨著市場需求不斷增加促進(jìn)了多層熱壓技術(shù)的改進(jìn)，設(shè)備制造商利用增加壓機(jī)層數(shù)和壓板面積的方式提高多層壓機(jī)單機(jī)產(chǎn)量，而且在檢測與控制方法上都得到了改進(jìn)。熱壓機(jī)按照加壓方式可分為間歇式壓機(jī)與連續(xù)式壓機(jī)，連續(xù)壓機(jī)現(xiàn)在應(yīng)用較廣泛的是連續(xù)平壓機(jī)和連續(xù)熱壓機(jī)兩大類 [17]。 國內(nèi)外 MDF 研究情況 熱壓機(jī)是 MDF 生產(chǎn)過程中幾個重要設(shè)備之一，決定著 MDF 的產(chǎn)量以及 MDF 的成品質(zhì)量。自 20 世紀(jì) 70 年代起，世界人造板消費(fèi)量以年均 3%的速度遞增，而作為其三大主要產(chǎn)品之一的 MDF 則以 15%迅速遞增，隨著科技發(fā)展，干法生產(chǎn)工藝減少了 MDF 生產(chǎn)過程的水污染，而連續(xù)平壓機(jī)的問世帶動了大規(guī)模生產(chǎn)的革命，有力的緩解木材資源日益緊張的供需關(guān)系，提高了木材資源綜合利用的程度，為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到了積極的作用。 中密度纖維板 (Middle Density Fiberboard)簡稱 MDF， 是以木材和植物纖維等為原料，經(jīng)過纖維分離、干燥以及熱壓成型等工序制成的一類板材 [1]。 adaptive control 目錄 摘要 Abstract 1 前言 ...........................................................................................................................................1 課題的研究背景 ...................................................................................................................1 國內(nèi)外 MDF 研究情況 .........................................................................................................1 控制方法的國內(nèi)外發(fā)展 .......................................................................................................3 課