專利名稱：胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)及其優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪胎工業(yè)胎面制造設(shè)備控制系統(tǒng)和方法，尤其是胎面擠出過程中生產(chǎn) 線速度鏈的優(yōu)化控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
汽車制造商對輪胎生產(chǎn)，特別是對輪胎的尺寸和質(zhì)量不斷提出更嚴(yán)格的要求，這 是因?yàn)檩喬ナ怯绊懻囀孢m性、經(jīng)濟(jì)性、安全性的主要因素之一。在輪胎生產(chǎn)過程中，不僅 僅對成品胎的尺寸、彈性和公差有要求，大多數(shù)情況下對擠出的半成品部件和整個(gè)擠出工 藝也有所要求。胎面是輪胎生產(chǎn)過程中最重要的半成品之一，它直接承載汽車重量，其尺 寸、彈性等物理性能直接關(guān)系到最終輪胎成品的質(zhì)量。現(xiàn)有的輔線速度鏈控制方法，根據(jù)胎面線生產(chǎn)的工藝流程特點(diǎn)，各工藝段之間的 輸送輥道并非無縫連接，而是根據(jù)需要被分為了若干段，那么各工藝段之間的拖動電機(jī)的 速度匹配就尤其重要。若兩工藝段之間拖動電機(jī)的速度前慢后快，則會造成膠料的拉伸，使 膠料變長變薄若兩工藝段之間拖動電機(jī)的速度前快后慢，則會造成堆膠，使膠料的自然收 縮達(dá)不到工藝要求。這兩種情況都會嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。即使各速度段的變頻器速度給定 值完全一樣，也只能保持胎面在輥道上的輸送速度基本一致。但是在整個(gè)生產(chǎn)線上，胎面并 不是水平直線運(yùn)行，由于胎面本身的收縮硬化、胎面本身的重量、以及胎面上下坡(胎面上 坡速度減慢、胎面下坡速度加快)等原因造成局部速度不匹配。因此如何控制胎面擠出過 程的速度符合預(yù)期的運(yùn)行目標(biāo)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)及其 優(yōu)化方法，本發(fā)明能有效控制胎面擠出過程的速度鏈，使之符合預(yù)期的運(yùn)行目標(biāo)，各局部速 度能夠很好的匹配，提高胎面質(zhì)量。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于 該系統(tǒng)包括雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID(比例-積分-微分)自整定子系統(tǒng)、 胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和智能協(xié)調(diào)器；雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)通過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型、胎面質(zhì) 量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得胎面運(yùn)行速度；再由經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對 胎面運(yùn)行速度進(jìn)行整定；最后經(jīng)智能協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊 PID自整定子系統(tǒng)的輸出參數(shù)，獲得最終優(yōu)化參數(shù)；胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫向雙層多目標(biāo)優(yōu)化子 系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)。所述智能優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括以下步驟S1)建立胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)庫；S2)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型和胎面收縮模型進(jìn)行參數(shù)計(jì) 算；
4
S3)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對速度鏈進(jìn)行PID控制參數(shù)優(yōu)化；S4)根據(jù)S2)和S3)得到的計(jì)算參數(shù)，結(jié)合滿意度函數(shù)，智能協(xié)調(diào)器對速度參數(shù)進(jìn) 行優(yōu)化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法，能夠得到較理想的速度鏈匹配運(yùn)行參數(shù)， 實(shí)現(xiàn)胎面擠出過程輔線速度運(yùn)行的優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)胎面擠出過程的穩(wěn)定運(yùn)行，保證控 制精度，提高胎面生產(chǎn)的質(zhì)量。


圖1為胎面擠出過程速度鏈參數(shù)智能優(yōu)化方法總體框圖。圖2表示語言變量| E |各語言值的隸屬度函數(shù)uBE (| E |)，uME (| E |)，uSE (| E |)。圖3表示語言變量|EC|各語言值的隸屬度函數(shù)ubec(|EC|)，Umk(|EC|)， USEC (I EC I)。圖4為速度鏈整定計(jì)算程序流程圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明提出了一種針對胎面擠出過程輔線速度鏈基于雙層多目標(biāo)優(yōu)化模型參數(shù)和 經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定參數(shù)相結(jié)合智能優(yōu)化方法，以尋求胎面擠出過程輔線速度運(yùn)行的 最優(yōu)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)胎面擠出過程輔線速度匹配的優(yōu)化控制?；陔p層多目標(biāo)優(yōu)化模型參 數(shù)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定參數(shù)相結(jié)合智能優(yōu)化方法包括以下的步驟通過胎面擠出過 程運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償值、胎面質(zhì)量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得的運(yùn)行速度整定參數(shù) 與基于類似有經(jīng)驗(yàn)的操作者手動整定的規(guī)則相計(jì)算所需胎面擠出聯(lián)動線速度鏈整定參數(shù)， 由智能協(xié)調(diào)單元判斷優(yōu)化整定計(jì)算參數(shù)的修正值與前一工藝段的速度給定數(shù)值的差別的 基礎(chǔ)上，對優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行協(xié)調(diào)，得出最終的優(yōu)化參數(shù)結(jié)果。投入對線性位移傳感器信號的 整定參數(shù)，將優(yōu)化整定計(jì)算參數(shù)的修正值與前一工藝段的速度給定數(shù)值疊加作為該工藝段 的變頻器速度給定，從而進(jìn)行速度鏈匹配的優(yōu)化控制。如圖1所示，胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)包括雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng) 驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)、胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和智能協(xié)調(diào)器；雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)通 過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型、胎面質(zhì)量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得 胎面運(yùn)行速度；再由經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對胎面運(yùn)行速度進(jìn)行整定；最后經(jīng)智 能協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)的輸出參數(shù)，獲得 最終優(yōu)化參數(shù)；胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫向雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系 統(tǒng)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)。經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)采用位置式PID算法、模糊PID參數(shù)自整定算法， 并結(jié)合PLCA0(可編程邏輯整列模擬量輸出)模塊的輸出數(shù)據(jù)、胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫提供的運(yùn)行 數(shù)據(jù)、對前一工藝段給定的變頻器數(shù)據(jù)進(jìn)行整定。本發(fā)明的系統(tǒng)還包括滿意度判斷子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)從胎面擠出生產(chǎn)線獲取參數(shù)， 依據(jù)工藝條件、滿意度收斂條件、滿意度判斷和滿意度判斷結(jié)果，然后滿意度判斷子系統(tǒng)將 判斷結(jié)果傳送至智能協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)后將優(yōu)化參數(shù)輸出給胎面擠出生產(chǎn)線。本發(fā)明的智能優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括以下步驟
SI)建立胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)庫；S2)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型和胎面收縮模型進(jìn)行參數(shù)計(jì) 算；S3)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對速度鏈進(jìn)行PID控制參數(shù)優(yōu)化；S4)根據(jù)S2)和S3)得到的計(jì)算參數(shù)，結(jié)合滿意度函數(shù)，智能協(xié)調(diào)器對速度參數(shù)進(jìn) 行優(yōu)化。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明通過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償值、胎面質(zhì)量預(yù)估值及 胎面收縮模型計(jì)算獲得的運(yùn)行速度整定參數(shù)與基于類似有經(jīng)驗(yàn)的操作者手動整定的規(guī)則 相計(jì)算所需胎面擠出聯(lián)動線速度鏈整定參數(shù)，由智能協(xié)調(diào)單元判斷優(yōu)化整定計(jì)算參數(shù)的修 正值與前一工藝段的速度給定數(shù)值的差別的基礎(chǔ)上，對優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行協(xié)調(diào)，得出最終的 優(yōu)化參數(shù)結(jié)果。本發(fā)明投入對線性位移傳感器信號的整定參數(shù)，將優(yōu)化整定計(jì)算參數(shù)的修 正值與前一工藝段的速度給定數(shù)值疊加作為該工藝段的變頻器速度給定，從而進(jìn)行速度鏈 匹配的優(yōu)化控制。為解決胎面上下坡(胎面上坡速度減慢、胎面下坡速度加快)等原因造成局部速 度不匹配矛盾，在每一個(gè)需要整定速度的工藝段之前，通過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)補(bǔ) 償值、胎面質(zhì)量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得的運(yùn)行速度整定參數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的步 驟如下Step 1 建立胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)庫建立胎面擠出過程優(yōu)化操作參數(shù)數(shù)據(jù)庫，用于保存歷史上典型工況的優(yōu)化運(yùn)行參 數(shù)，即保存了歷史上大量的優(yōu)化運(yùn)行專家經(jīng)驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)樣本就是一個(gè)向量，表示 胎面的寬度，連續(xù)稱重的重量，胎面擠出口時(shí)的溫度，出口處擠出速度等，這里稱為工況參 數(shù)，是可以控制的參數(shù)。實(shí)際生產(chǎn)中，由于膠料的配方，添加原料的品味及雜質(zhì)含量的變化， 可能隨時(shí)出現(xiàn)以前沒有出現(xiàn)過的工況，必須誰是補(bǔ)充更新優(yōu)良的工況參數(shù)。另一方面，隨著 胎面擠出工藝的不斷改造，可能造成樣本參數(shù)不再是最優(yōu)的，因此必須不斷刪除一些差的 樣本。Step 2 基于胎面收縮模型與質(zhì)量預(yù)測模型的參數(shù)計(jì)算胎面收縮變形取決于口型內(nèi)產(chǎn)生的彈性形變、彈性形變的松弛函數(shù)_/；(/，約及冷卻 工藝條件f2(t)。對于彈性形變的恢復(fù)收縮計(jì)算式f(S)為f(S) = ajx{y\&) + aj2 (t) + a2+AV式中S是收縮比，廠是口型剪切速率，0是溫度，徹， ， 是通過生產(chǎn)中實(shí)際數(shù)據(jù) 采用數(shù)值分析計(jì)算得出的常數(shù)，AV為實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償值，AV的計(jì)算公式見下式AV = a (rp+ry)2(2)式中a為補(bǔ)償系數(shù)，rp為配方設(shè)定值，ry為原料變化率設(shè)定值。對于熱收縮計(jì)算式為AL = L( 6 0) ^ ( 0 0- 0(3)式中AL為熱收縮量，uej為定長裁斷時(shí)的胎面長度，e^為定長裁斷時(shí)的胎面 溫度，9 i為生產(chǎn)環(huán)境溫度，0為胎面線收縮系數(shù)。根據(jù)上述胎面收縮模型計(jì)算獲得剪切速度。
6
Step 3 基于胎面質(zhì)量指標(biāo)預(yù)測模型和滿意度函數(shù)優(yōu)化聯(lián)動速度參數(shù)基于質(zhì)量指標(biāo)預(yù)測在運(yùn)行樣本數(shù)據(jù)庫中搜索與當(dāng)前工況最相似的數(shù)據(jù)，將其計(jì)算 參數(shù)結(jié)果輸出。但可能出現(xiàn)隨機(jī)誤差，因此我們通過滿意度收斂條件尋優(yōu)
LimP\suV{Semp{Y')-Siy'))<s\ = Q W>0(4)
LJW — COy^式中)是期望收縮率，)模型計(jì)算收縮率，η為尋優(yōu)次數(shù)；這里定義滿意度指標(biāo)
ΣΙχΙ-hlPiZZ)=4(5)
\ j=l /=1 /式中丫=[71，72，…，yj、z= [ζι，ζ2，…，z4]為正向量，P (Y，Ζ)表示向量 Y 和 向量Z的滿意度，其范圍是(0，1]，P (Υ，Ζ)越大，滿意度越大。滿意度達(dá)到一定值時(shí)，智能 協(xié)調(diào)器就可以進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。Step 4 通過經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對速度鏈進(jìn)行PID控制參數(shù)優(yōu)化。通過滿意度判斷，獲得滿意的結(jié)果，再同經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊方法的整定參數(shù)，協(xié)調(diào)集 成y = y' X ζ + Y “ X (l-ζ )(6)γ ‘和γ “分別表示基于機(jī)理計(jì)算整定速度參數(shù)和基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則整定速度參數(shù)， ζ為調(diào)節(jié)系數(shù)。此集成參數(shù)由智能協(xié)調(diào)器輸出與前一工藝段的變頻器速度給定疊加，形成后一工 藝段的速度給定值，實(shí)現(xiàn)前后兩個(gè)工藝段的速度匹配。整個(gè)速度鏈經(jīng)過連續(xù)稱輥道、貼合輥 道、上坡皮帶、噴淋1輥道、噴淋2輥道、浸泡1輥道、浸泡2輥道、一次吹水輥道、下坡輥道 9個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)成一條完整的速度鏈?；趯Ρ豢貙ο笤诓煌A段對P、I、D三個(gè)參數(shù)的要求，模糊自整定PID控制器 分別選擇偏差的絕對值|e|及偏差變化的絕對值為其輸入的語言變量。|e|和的語
言值選為大(B)、中(Μ)、小⑶三種。語言變量IEI各語言值的隸屬度函數(shù)Ube(IEI), Ume(IEI),Use(|E|)如圖2示，語言變量|ec|各語言值的隸屬度函數(shù)Ube。(|EC|)，％e。(|EC|)， uSEC( ECI)如圖3示，其中各語言值的隸屬度函數(shù)均取為線性梯形函數(shù)或三角形函數(shù)，以利 于編程的實(shí)現(xiàn)和參數(shù)的調(diào)整。通過對自變量Ie1I Ie3I和H ~μ3|的不同選值可調(diào)整隸屬 函數(shù) Uc(|C|)，Uec(|EC|)。模糊PID參數(shù)自整定控制器通過關(guān)于IEI和IECI的五種組合形式來調(diào)整PID參 數(shù)，即組合1 IE I = B (代表系統(tǒng)響應(yīng)初期)組合2 IE I = M且IECI = B (代表系統(tǒng)響應(yīng)中期且偏差變化快)組合3 IE I = M且IEC | = M(代表系統(tǒng)響應(yīng)中期且偏差變化適中)組合4 IE I = M且IECI = S (代表系統(tǒng)響應(yīng)中期且偏差變化較慢)組合5 IE I = C (代表系統(tǒng)響應(yīng)后期)其中每種組合的隸屬度的計(jì)算公式為(Λ為取小運(yùn)算)
組合1 :Ul(|E|，|EC|) = ube(|E|)(7)組合2:u2(|E|，|EC|) = Ume(IEI) λ Ubec(IECI)⑶組合3 :u3(|e|，|ec|) = Ume(IeI) λ Umec(IecI)⑶組合4:u2(|E|，|EC|) = Ume(IEI) Λ Ubec(IECI)( ο)組合5 :u2(|E|，|ec|) = Use(IEI)(11)根據(jù)偏差E和偏差變化EC按以下三個(gè)公式在線實(shí)時(shí)整定計(jì)算P、I、D三個(gè)參數(shù)的 值。
通過在線自整定PID參數(shù)Kp，Ki, Kd,從而得出系統(tǒng)在不同偏差E和偏差變化EC下 的控制作用。上式中Ui = (|E|，|EC|) (i = 1,2,3,4,5)為根據(jù)由測量值|E和|EC|對 應(yīng)的隸屬函數(shù)u。(|c|，Uec(IecI)計(jì)算出的各種組合的隸屬度；KPi，Kii,Kdi, i = (1,2,3,4, 5)為參數(shù)Kp，Ki, Kd對應(yīng)系統(tǒng)在五種組合情況下的加權(quán)，它們對于各種組合的形式可以取為 (Kp' ”Ki' "Kd' i)組合1(響應(yīng)初期)KPl = Kp' !,Ki1 = Ki' !,Kd1 = Kd' ！(15)組合2 (響應(yīng)中期，大偏差變化)Kp2 = Kp' 2,Ki2 = Ki' 2, Kd2 = Kd' 2 (16)組合3 (響應(yīng)中期，中偏差變化)=Kp3 = Kp' 3'Ki3 = Ki' 3，Kd3 = Kd' 3 (17)組合4 (響應(yīng)中期，小偏差變化)=Kp4 = Kp' 4,Ki4 = Ki' 4,Kd4 = Kd' 4 (18)組合5 (響應(yīng)后期)=Kp5 = Kp' 5，Ki5 = Ki' 5，Kd5 = Kd' 5(19)其中Kp1 Kp5Ii1 Ki5和Kd1 Kd5分別為在不同的組合情況下對于PID三個(gè) 參數(shù)應(yīng)用常規(guī)PID參數(shù)整定法取得的參數(shù)值。通過前文對模糊PID參數(shù)自整定原理的分析 不難得Kp' i Kp' 5、Ki' i Ki' 5和1((1' i-Kd' 5，它們之間有如下的關(guān)系 以前速度鏈整定算法通常采用的是固定參數(shù)的PID算法，但在實(shí)際應(yīng)用中通常受 膠料原料產(chǎn)地、擠出溫度、冷卻收縮率的取值、工線速度設(shè)定等多種因素的影響，固定參數(shù) PID的算法在現(xiàn)場難以取得良好的控制效果。特別是在噴淋、浸泡和吹水環(huán)節(jié)，由于膠料被 強(qiáng)制冷卻收縮，其物理特性發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的PID算法經(jīng)常在這些環(huán)節(jié)造成堆膠 和拉膠現(xiàn)象。尤其是各工藝段的輸送輥道和線性位移傳感器用來整定該工藝段速度的擺 桿，在運(yùn)行過程中，由于機(jī)械原因造成其速度變化，使以整定好的參數(shù)發(fā)生改變。為此，我們應(yīng)用模糊PID參數(shù)自整定算法對速度鏈進(jìn)行整定計(jì)算。模糊PID參數(shù)自整定控制器吸收了模糊控制的推理機(jī)制和PID控制結(jié)構(gòu)簡單性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，把模糊控制和PID控制兩者結(jié)合起來，揚(yáng)長避短，既具有模糊控制的靈活、適 應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)。將模糊PID參數(shù)自整定算法應(yīng)用于胎面擠出聯(lián)動線輔線速度鏈整定計(jì)算的原理 框圖如圖1所示。圖中的虛線框中的功能在PLC程序中實(shí)現(xiàn)。智能協(xié)調(diào)器檢測胎面是否進(jìn) 入了需要整定速度的工藝段。若沒有進(jìn)入，則PLC程序直接將前一工藝段的速度給定值作 為該工藝段的速度給定值通過總線給定變頻器。若胎面已經(jīng)進(jìn)入了該工藝段，則智能協(xié)調(diào) 去會發(fā)出連續(xù)信號，這時(shí)需要投入對線性位移傳感器信號的整定算法，將算法得出的修正 值與前一工藝段的速度給定數(shù)值疊加作為本工藝段的變頻器速度給定。模糊PID參數(shù)自整 定算法的程序流程圖如圖4所示。該算法控制效果的好壞主要取決于初始化的五種組合的原始PID參數(shù)的選取(式 9式13)試過程中利用了現(xiàn)場提供的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)場全線聯(lián)調(diào)的實(shí)際情 況對參數(shù)的整定進(jìn)一步優(yōu)化，大大改善了控制的效果，堆膠拉膠的現(xiàn)象大為減少，且變頻器 對擺桿變化的敏感性顯著提高，證明模糊PID參數(shù)自整定算法在速度鏈整定計(jì)算中的有效 性。
權(quán)利要求
胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)、胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和智能協(xié)調(diào)器；雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)通過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型、胎面質(zhì)量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得胎面運(yùn)行速度；再由經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對胎面運(yùn)行速度進(jìn)行整定；最后經(jīng)智能協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)的輸出參數(shù)，獲得最終優(yōu)化參數(shù)；胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫向雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系 統(tǒng)采用位置式PID算法、模糊PID參數(shù)自整定算法，并結(jié)合PLC AO模塊的輸出數(shù)據(jù)、胎面運(yùn) 行數(shù)據(jù)庫提供的運(yùn)行數(shù)據(jù)、對前一工藝段給定的變頻器數(shù)據(jù)進(jìn)行整定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括滿意度判斷子系統(tǒng)， 該子系統(tǒng)從胎面擠出生產(chǎn)線獲取參數(shù)，依據(jù)工藝條件、滿意度收斂條件、滿意度判斷和滿意 度判斷結(jié)果，然后滿意度判斷子系統(tǒng)將判斷結(jié)果傳送至智能協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)后將優(yōu)化參數(shù)輸 出給胎面擠出生產(chǎn)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟51)建立胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)庫；52)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型和胎面收縮模型進(jìn)行參數(shù)計(jì)算；53)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對速度鏈進(jìn)行PID控制參數(shù)優(yōu)化；54)根據(jù)S2)和S3)得到的計(jì)算參數(shù)，結(jié)合滿意度函數(shù)，智能協(xié)調(diào)器對速度參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的優(yōu)化方法，其特征在于步驟S1)具體包括建立胎面擠出過程優(yōu)化操作參數(shù)數(shù)據(jù)庫，用于保存歷史上典型工況的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)； 數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)樣本采用向量表示工況參數(shù)，這些參數(shù)包括胎面寬度、連續(xù)稱重的重量、 胎面擠出口時(shí)的溫度和出口處擠出速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的優(yōu)化方法，其特征在于步驟S2)建立胎面收縮模型的方法為5201)建立彈性形變的恢復(fù)收縮計(jì)算式f(S) f(S) = aj, (f, G) + aj2 (t) + a2+AV式中_/；(/,約是彈性形變的松弛函數(shù)，f2(t)是冷卻工藝條件，S是收縮比，廣是口型剪 切速率，9是溫度，a(l、ai、a2是通過生產(chǎn)中實(shí)際數(shù)據(jù)采用數(shù)值分析計(jì)算得出的常數(shù)，AV為 實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償值，AV的計(jì)算公式見下式 A V = a (rp+ry)2式中a為補(bǔ)償系數(shù)，rp為配方設(shè)定值，ry為原料變化率設(shè)定值；5202)建立熱收縮計(jì)算式 AL = L(60) ^ (0^0^式中AL為熱收縮量，uej為定長裁斷時(shí)的胎面長度，e^為定長裁斷時(shí)的胎面溫 度，e i為生產(chǎn)環(huán)境溫度，0為胎面線收縮系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S4)具體包括5401)首先通過滿意度收斂條件尋優(yōu)，尋優(yōu)公式見下式 式中)是期望收縮率，)模型計(jì)算收縮率，n為尋優(yōu)次數(shù)；5402)然后定義滿意度指標(biāo) S*:Y=[yi，y2，…，y4]、Z = [zi，z2，…，z4]為正向量，p (Y，Z)表示向量Y和向量 Z的滿意度，其范圍是(0，1]，P (Y，Z)越大，滿意度越大，滿意度達(dá)到一定值時(shí)，智能協(xié)調(diào)器 就進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，通過滿意度判斷，獲得滿意的結(jié)果；5403)最后將雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)通過機(jī)理計(jì)算得出的整定速度參數(shù)同經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模 糊PID自整定子系統(tǒng)基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算得出的整定速度參數(shù)協(xié)調(diào)集成Y = Y ‘ X z + Y “ X (1-z )式中Y表示集成參數(shù)，Y ’表示機(jī)理計(jì)算得到的整定速度參數(shù)，Y “表示基于經(jīng)驗(yàn) 規(guī)則得到的整定速度參數(shù)，(為調(diào)節(jié)系數(shù)；5404)將S403)得到的集成參數(shù)Y由智能協(xié)調(diào)器輸出，與前一工藝段的變頻器速度給 定疊加，形成后一工藝段的速度給定值，實(shí)現(xiàn)前后兩個(gè)工藝段的速度匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種胎面擠出過程速度鏈智能優(yōu)化系統(tǒng)及其優(yōu)化方法，該系統(tǒng)包括雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)、胎面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和智能協(xié)調(diào)器；雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)通過胎面擠出過程運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)補(bǔ)償模型、胎面質(zhì)量預(yù)估值及胎面收縮模型計(jì)算獲得胎面運(yùn)行速度；再由經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)對胎面運(yùn)行速度進(jìn)行整定；最后經(jīng)智能協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)雙層多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則模糊PID自整定子系統(tǒng)的輸出參數(shù)，獲得最終優(yōu)化參數(shù)。本發(fā)明能有效控制胎面擠出過程的速度鏈，使之符合預(yù)期的運(yùn)行目標(biāo)，各局部速度能夠很好的匹配，提高胎面質(zhì)量。
文檔編號G05B19/418GK101859137SQ20101019039
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者劉小珠, 劉芙蓉, 徐華中, 曾春年, 李向舜, 薛麗娟, 鄧燕妮, 陳躍鵬 申請人:武漢理工大學(xué)