WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Для определения влажности и отделяемости предложено использовать методы инфракрасной спектрометрии ближней области (БИК). В ходе проведенного анализа установлено, что значение отделяемости можно определить по количеству низкомолекулярных фенольных соединений – флаванолов, которые относятся к химическим соединениям ароматической структуры и проявляют себя в области 7100-6300 см-1. В процессе приготовления тресты флаванолы окисляются под действием ферментов, что свидетельствует о нормальном протекании процесса вылежки. Чем меньше флаванолов осталось в льнотресте, тем выше отделяемость. Влияние влажности на результаты измерения при этом по всей ширине данной области минимально. Кроме того, удалось установить длину волны ИК излучения, на которой влияние влажности на результат измерения отсутствует полностью и интенсивность спектра определяется только ароматическими соединениями, что позволяет проводить независимые измерения отделяемости с достаточной точностью (рисунок 1).

Рисунок 1. – ИК спектры льнотресты в области 7100-6300 см-1.

Анализ спектра показал, что при парном сравнении образцов тресты с одинаковой отделяемостью и разной влажностью имеет место пересечение спектров в области 6758 см-1, что позволяет исключить влияние влажности на результат измерения отделяемости на этой длине волны. С учетом интенсивности отраженного ИК спектра в этой области построена калибровочная модель для определения отделяемости:

.

С помощью метода Quant 2 была получена двухфакторная калибровочная модель, позволяющая проводить совместный анализ отделяемости и влажности льнотресты.

На основании исследований получена также калибровочная модель по содержанию волокна в льнотресте. Кроме этого указано на возможность определения диаметра стеблей льнотресты методом БИК спектрометрии.

Проведенные исследования позволяют утверждать, что при соответствующем аппаратном оформлении возможно создание системы автоматического контроля практически всех основных технологических и структурных параметров льнотресты и на ее основе системы управления процессом получения длинного волокна.

В четвертой главе приводится анализ разработанной НС. Обоснована целесообразность использования теории нечетких множеств для решения поставленной задачи. Их применение обусловлено отсутствием точных соответствий между свойствами сырья и режимами обработки, имеются только рекомендации, что позволило проанализировать тенденции по оптимизации частоты вращения и скорости транспортирования сырца. Приведен расчет критерия оптимальности для определения наибольшей эффективности технологического процесса. Предложенный критерий используется для расчета оптимальных режимов трепания.

По влажности и отделяемости льнотресты разработаны функции принадлежности. Формирование обучающей и тестовой выборки для нейронной сети проводилось на основе экспериментальных данных предыдущих исследователей, данных ЦНИИЛВ и рекомендаций в справочной литературе. На основании проведенного анализа установлены границы нечетких множеств и правила соответствия между группами параметров льнотресты и группами режимов обработки.

За основу была выбрана пятислойная гибридная нейронная сеть, использующая алгоритм Сугэно (Sugeno) 1-го порядка (рисунок 2).

Рисунок 2. – Структурная схема гибридной нейронной сети

В начале входные данные проходят этап фузификации в соответствии с функциями принадлежности. Затем на основании логических правил каждой группе свойств устанавливается в соответствие диапазон режимов обработки льнотресты. На завершающем этапе происходит активация соответствующих нейронов сети и суммирование результата на выходе (рисунок 3).

Рисунок 3. – Правила работы гибридной нейронной сети

В результате с помощью разработанной гибридной нейронной сети была получена графическая интерпретация зависимости количества воздействий и частоты вращения трепальных барабанов от двух возмущающих факторов: влажности и отделяемости льнотресты (рисунок 4). Скорость транспортирования сырца определяется из полученных значений числа воздействий и частоты вращений барабанов.

а) б)

Рисунок 4. – Зависимости а) – количества воздействий, б) – частоты вращения трепальных барабанов от влажности и отделяемости льнотресты

Впервые реализована система оптимизации частоты вращения трепальных барабанов и скорости транспортирования в зависимости от непрерывно изменяющихся значений влажности и отделяемости льнотресты. Предложены рекомендации по реализации системы оптимизации на основе разработанной гибридной НС с применением нечеткой логики и системы контроля свойств льнотресты на основе ИК спектрометрии.

Изначально определяется значение величины пригодности слоя льнотресты к обработке трепанием. Система управления в случае низкого значения данного показателя, выдает информацию о непригодности слоя к обработке трепанием. Дальнейшие действия возлагаются на оператора мяльно-трепального агрегата, он должен либо приостановить работу МТА и направить исходное сырье (тресту) на прочес с целью устранения высокой дезориентации стеблей, либо отрегулировать работу рулоноразмотчика и слоеформирующей машины.

Данные по влажности и отделяемости передаются на компьютер в НС, а затем через АЦП передаются на частотные регуляторы, которые управляют частотой вращения двигателей трепальных секций (рисунок 5). Сигнал о влажности и отделяемости льнотресты поступает на ЭВМ непрерывно, управляющее воздействие формируется лишь при существенном изменении влажности или отделяемости.

Рисунок 5. – Упрощенная структурная схема системы оптимизации режимов процесса трепания с применением НС

В качестве ИК спектрометра может быть использован Antaris MX, для получения видео изображения воспользовались видеокамерой FastVideo-250, регулировка частоты вращения двигателей осуществлялась с использованием частотных преобразователей HITACHI SJ-300.

В пятой главе проведен расчет экономической эффективности при внедрении разработанной системы на льнозаводе. Расчет производился на основе моделирования работы системы оптимизации. Затраты на внедрение системы оптимизации режимов процесса трепания на льнозаводе составят 392 тыс. руб., текущие затраты на эксплуатацию системы будут составлять 61,8 тыс. руб./год.

Применение разработанной системы оптимизации позволит получить годовую экономию в размере 1,69 млн. руб. Прибыль, получаемая только за счёт применения системы, составит 450 тыс. руб. в год. В итоге срок окупаемости системы оптимизации режимов трепания в зависимости от свойств льнотресты при использовании на льнозаводе с установленными двумя агрегатами типа МТА-2Л и работающим в одну смену составит около 1,5 лет.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

  1. Впервые решен вопрос оптимизации технологических режимов процесса трепания в зависимости от непрерывно изменяющихся значений влажности и отделяемости льнотресты. Обоснована необходимость создания автоматизированной системы контроля параметров льнотресты в движущемся слое и многопараметрической системы оптимизации режимов процесса трепания льнотресты.
  2. Использованы современные методы контроля и измерения важнейших параметров качества льнотресты и подтверждена их практическая ценность для создания системы оптимизации режимов работы трепальной машины.
  3. Перспективными методами для создания автоматизированной системы контроля параметров сырья является использование ИК спектрометрии и систем технического зрения, а для реализации системы оптимизации целесообразно применение нейронных сетей на основе нечетких множеств.
  4. Впервые получена корреляционная модель, позволяющая проводить оценку отделяемости льнотресты по ИК спектрам при практически полном исключении влияния влажности.
  5. Впервые получена двухфакторная корреляционная модель, позволяющая проводить непрерывную совместную оценку влажности и отделяемости льнотресты в потоке.
  6. Впервые разработана методика определения среднего угла положения и дезориентации стеблей на основе технологии «особых точек» с использованием систем технического зрения, что позволяет проводить в потоке измерение показателя пригодности слоя к обработке трепанием.
  7. Предложен и испытан вариант системы автоматического контроля отделяемости и влажности и пригодности льнотресты к трепанию и на ее основе системы управления процессом получения длинного волокна.
  8. Разработана и исследована пятислойная гибридная нейронная сеть на основе нечетких множеств, позволившая с помощью аппроксимации параметров обеспечить управление технологическим процессом практически во всем технологическом диапазоне значений влажности и отделяемости льнотресты.
  9. Применение принципов фузификации параметров льнотресты и использование в работе гибридной нейронной сети данных о тенденции их изменения позволяет обеспечить достаточную точность работы системы оптимизации режимов процесса трепания.
  10. Оценка эффективности разработанной системы оптимизации режимов процесса трепания в зависимости от значений влажности и отделяемости тресты показала, что прогнозируемый экономический эффект при ее использовании определяется увеличением доли льнотресты, обрабатываемой при оптимальных условиях. Срок окупаемости системы оптимизации при использовании на льнозаводе составит около 1,5 лет.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Публикации в изданиях, входящих в «Перечень…» ВАК РФ:

  1. Ефремов, А.С. Оптимизация процесса получения длинного волокна /А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 2007, №6С, С. 130-133.
  2. Ефремов, А.С. Определение диаметра стеблей в слое льнотресты /А.С. Ефремов, В.Н. Голубев, В.Г. Дроздов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 2008, №4С.

Публикации в других изданиях:

    1. Ефремов, А.С. Контроль дезориентации в слое льнотресты / А.С. Ефремов, А.А. Катков, В.Г. Дроздов // Вестник ВНИИЛК. – 2007. - №3. С. 54-56.
    2. Дроздов, В.Г. Автоматический контроль влажности льнотресты методом ИК спектрометрии / В.Г. Дроздов, А.А. Катков, А.С. Ефремов // Вестник ВНИИЛК. – 2007. - №3. С. 52-54.
    3. Катков, А.А. Автоматический контроль влажности льнотресты / А.А. Катков, А.С. Ефремов // Актуальные вопросы развития отраслей льноводства и коноплеводства: тез. докл. междунар. научно-технич. конференция молодых ученых / Институт лубяных культур УААН – Глухов, Украина 2007.
    4. Ефремов, А.С. Автоматический контроль дезориентации льнотресты / А.С. Ефремов, А.А. Катков // Актуальные вопросы развития отраслей льноводства и коноплеводства: тез. докл. междунар. научно-технич. конференция молодых ученых / Институт лубяных культур УААН – Глухов, Украина 2007.
    5. Ефремов, А.С. Построение математической модели МТА с использованием нейронных сетей / А.С. Ефремов, А.Б. Лапшин, В.Г. Дроздов // Глобальный научный потенциал: тез. докл. междунар. науч. конференции –Тамбов, 2006.
    6. Ефремов, А.С. Моделирование процесса трепания льняной тресты / А.С. Ефремов // Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона: тез. докл. междунар. науч. конференции – Кострома, 2006.
    7. Ефремов, А.С. Автоматизация процесса получения длинного льноволокна / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона: тез. докл. междунар. науч. конференции – Кострома, 2006.
    8. Ефремов, А.С. Автоматизация определения дезориентации стеблей в слое льнотресты / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности: тез. докл. междунар. науч. конференции – Москва, 2007.
    9. Ефремов, А.С. Автоматизация процесса определения отделяемости льнотресты / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности: тез. докл. науч. конференции – Иваново, 2007.
    10. Ефремов, А.С. Разработка нейросетевой системы автоматизации процесса слоеформирования льнотресты / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Компьютерная интеграция производства и ИПИ технологии: материалы науч. конференции – Оренбург, 2007.
    11. Ефремов, А.С. Лабораторная модель для определения влияния дезориентации стеблей в слое льнотресты на выход длинного волокна / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Развитие профессионального инженерного образования: от текстильного института к инновационному университету: тез. докл. науч. конференции – Кострома, 2007.
    12. Ефремов, А.С. Применение нейронных сетей для автоматизации процесса мятья льнотресты / А.С. Ефремов, А.А. Катков, В.Г. Дроздов // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома, 2007.
    13. Ефремов, А.С. Система автоматического управления мяльно-трепальным агрегатом на основе нейронных сетей / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // Теоретические знания – в практические дела: матер. межвузовской научно-практич. конференции – Омск, 2008.
    14. Ефремов А.С. Определение отделяемости льнотресты методом ИК-спектрометрии ближнего диапазона / ВИНИТИ. – М., 2008. – 5с. – 03.10.2008.
    15. Ефремов А.С. Система оптимизации режимов работы трепальной машины на основе нейронной сети с использованием аппарата нечеткой логики / А.С. Ефремов, В.Г. Дроздов // ВИНИТИ. – М., 2008. – 7с. – 03.10.2008.

Патенты и положительные решения:

      1. Положительное решение о выдаче патента на изобретение от 22.08.2007 / В.Г. Дроздов, А.А. Катков, А.С. Ефремов, В.Л. Бронза. Управление режимом работы мяльно-трепального агрегата в зависимости от влажности льнотресты. Заявка № 2007115512/12(016844).

Ефремов Александр Сергеевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ТРЕПАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЛЬНОТРЕСТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЁ ВЛАЖНОСТИ И ОТДЕЛЯЕМОСТИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано в печать 21.11.08 Формат бумаги 60х84 1/16.

Печать трафаретная. Печ.л. 1,0. Заказ 150. Тираж 100.

Костромской государственный технологический университет.

Редакционно-издательский отдел. Кострома, ул. Дзержинского, 17.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»