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轮胎胎面二复合压出线智能控制系统研究
| 论文题名： | 轮胎胎面二复合压出线智能控制系统研究 |
| 关键词： | 轮胎胎面;二复合压出线;智能感知;无模型控制;多输入多输出系统 |
| 摘要： | 轮胎工业是我国重要的基础产业。为了确保汽车行驶安全，轮胎产业对轮胎产品质量提出了非常严格的要求。胎面是轮胎的重要组成部分，其产品质量要求就显得格外重要。胎面产品质量主要关注三个参数:重量、肩宽和总宽。通过精准控制胎面的重量、肩宽、总宽，提升胎面的产品质量，对提高轮胎产品质量、保证汽车安全行驶具有重大意义。 为了解决胎面的重量、肩宽和总宽的智能控制问题，本文主要做了如下工作: (1)提出并实现了胎面肩宽尺寸、总宽尺寸的在线精准智能感知关键技术。胎面表面较黑，在生产线上处于运动状态，普通机器视觉技术受到光照等条件的限制，难以满足本文的应用场景。本文采用三维线激光轮廓传感器在线检测运动中的胎面的尺寸，检测精度高，环境影响因素小。可通过寻找轮廓上的曲率极值点，找出特征点，得到胎面尺寸信息。针对实际胎面生产过程可能遇到的各种异常情况，根据一定的条件规则，将数据和计算结果过滤，胎面尺寸测量稳定，检测精度达到1mm。 (2)提出并实现了胎面被控变量标准值的确定方法。胎面被控变量指的是二复合压出线前端胎面的肩宽、总宽，以及连续秤的胎面米重。实现胎面重量、肩宽、总宽的智能控制，需要有相应的标准值与实际值作比较。本文采集胎面生产过程数据，采用机器学习中的回归算法建立数学模型，根据胎面裁断工艺标准值，确定出生产线前端的胎面重量、肩宽、总宽的标准值，为控制系统提供设定值。 (3)针对轮胎胎面二复合压出线具有的三输入三输出、强耦合、强时变、橡胶材料非线性弹性形变等特征的复杂对象控制难题，提出了伪雅克比矩阵参数自整定的MIMO紧格式无模型控制方法。考虑到二复合压出线的上述特点，难以通过机理建模或系统辨识的方法建立精确的动态数学模型，为此本文提出采用基于数据驱动的无模型控制器，同时针对无模型控制器的参数整定难题，提出了基于BP神经网络的伪雅克比矩阵参数在线自整定方法，以解决无模型控制器参数选取依赖人工经验的问题。 (4)胎面二复合压出线智能控制系统在工业场景中的应用验证。综合应用胎面尺寸智能感知、胎面被控变量标准值确定方法、伪雅克比矩阵参数自整定的MIMO紧格式无模型控制方法等关键技术，开发了轮胎胎面二复合压出线智能控制系统。该系统的三个输入为两个挤出机转速和生产线一线速度，三个输出为胎面的重量、肩宽、总宽。智能压出系统在生产现场成功实验运行，生产出来的胎面满足工艺要求，产品质量得到显著提升。 |
| 作者： | 徐英豪 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 陈金水;卢建刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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