Viilun kuivauskoneen säätöjärjestelmän kehitys
Ylenius, Mikael (2017)
2017
Automaatiotekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-05-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201704201313
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201704201313
Tiivistelmä
Viilu on puusta leikattu tai sorvattu ohut levy, jota käytetään vanerin ja viilupuun valmistuksessa sekä levyjen pinnoituksiin. Viilun kuivauksen tavoitteena on laskea märästä tukista saadun viilun kosteus myöhemmille prosessin vaiheille sopivalle tasolle. Viilun kuivaus perustuu puun kosteuden kykyyn tasoittua ympäröivien olosuhteiden edellyttämälle tasolle. Viilun kuivuminen on epälineaarinen prosessi ja alkukosteuden vaihtelu on suurta.
Työn tavoitteena on suunnitella uusi nopeussäädin viilun kuivauskoneelle. Vanha nopeussäädin on takaisinkytketty säädin, jossa myötäkytkentä kuivauskoneen lämpötilan pohjalta. Uusi nopeussäädin tulisi pohjautua uuteen viilun alkukosteuden mittaukseen.
Tutkimuksen kohteena on telakuivauskone, jossa viilut kulkevat telojen kuljettamana kuuman kuivausosan läpi. Kuivauskoneessa on viiluja kuljettavia tasoja useita sekä tasolle mahtuu viiluja rinnakkain. Viilun läpäisyaika koneessa on riippuvainen koneen nopeudesta, jonka seurauksena viive alkukosteuden ja loppukosteuden välillä on muuttuva.
Työssä on mallinnettu kuivausprosessi generoidun datan pohjalta käyttäen neuroverkkoa. Simulaattorin avulla testataan eri säätötapojen soveltuvuutta viilun kuivauskoneen nopeusohjaukseen. Testattavina säätötapoina on PID-säädin, Smith-prediktori, myötäkytketty säätö, sumea säädin ja malliprediktiivinen säädin sekä nykyisen säätöratkaisun kehitetty versio.
Alkukosteuden ja kuivausolosuhteiden pohjalta säätämällä kuivaajan nopeutta saadaan pienennettyä loppukosteuden keskihajontaa. Säädin pystyy reagoimaan myötäkytkennän avulla olosuhteiden muutoksiin ennen näiden näkymistä loppukosteudessa. Näin saadaan pienennettyä liian märkien ja kuivien viilujen kosteuspiikkejä.
Työssä saadut tulokset ovat suuntaa antavia, koska työ on tehty generoiduilla datoilla. Tuloksista nähdään kuitenkin kehittyneiden säätötapojen mahdollinen potentiaali. Saatujen tuloksien pohjalta viilun kuivauskoneen säätöjärjestelmän kehittämistä kannattaa jatkaa ja testata toimintaa todellisessa ympäristössä.
Työn tavoitteena on suunnitella uusi nopeussäädin viilun kuivauskoneelle. Vanha nopeussäädin on takaisinkytketty säädin, jossa myötäkytkentä kuivauskoneen lämpötilan pohjalta. Uusi nopeussäädin tulisi pohjautua uuteen viilun alkukosteuden mittaukseen.
Tutkimuksen kohteena on telakuivauskone, jossa viilut kulkevat telojen kuljettamana kuuman kuivausosan läpi. Kuivauskoneessa on viiluja kuljettavia tasoja useita sekä tasolle mahtuu viiluja rinnakkain. Viilun läpäisyaika koneessa on riippuvainen koneen nopeudesta, jonka seurauksena viive alkukosteuden ja loppukosteuden välillä on muuttuva.
Työssä on mallinnettu kuivausprosessi generoidun datan pohjalta käyttäen neuroverkkoa. Simulaattorin avulla testataan eri säätötapojen soveltuvuutta viilun kuivauskoneen nopeusohjaukseen. Testattavina säätötapoina on PID-säädin, Smith-prediktori, myötäkytketty säätö, sumea säädin ja malliprediktiivinen säädin sekä nykyisen säätöratkaisun kehitetty versio.
Alkukosteuden ja kuivausolosuhteiden pohjalta säätämällä kuivaajan nopeutta saadaan pienennettyä loppukosteuden keskihajontaa. Säädin pystyy reagoimaan myötäkytkennän avulla olosuhteiden muutoksiin ennen näiden näkymistä loppukosteudessa. Näin saadaan pienennettyä liian märkien ja kuivien viilujen kosteuspiikkejä.
Työssä saadut tulokset ovat suuntaa antavia, koska työ on tehty generoiduilla datoilla. Tuloksista nähdään kuitenkin kehittyneiden säätötapojen mahdollinen potentiaali. Saatujen tuloksien pohjalta viilun kuivauskoneen säätöjärjestelmän kehittämistä kannattaa jatkaa ja testata toimintaa todellisessa ympäristössä.