Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
77-30569/289750 Автоматизированная система управления в производстве Al-профиля
# 11, ноябрь 2011 УДК. 62-503.55 МГТУ им. Н.Э. Баумана Введение
Одной из важнейших задач современного производства является обеспечение эффективного контроля качества выпускаемой продукции. Применение комплекса современных информационных систем и подходов: сложных многопоточных операционных систем, систем обработки и хранения, средств моделирования и отображения дает возможность перейти к решению задач по разработке инструментов управления сложными системами производственного процесса.
1. Контроль качества в технологических процессах производства Аl-профиля
Производство профиля из вторичного алюминия включает несколько законченных стадий обработки представленных на рис.1: переработка сырья и плавка лома, литье, диффузионный отжиг(гомогенизация) столбов, экструзия профиля, термообработка профиля. Рис.1. Производство алюминиевого профиля из лома
Одной из важнейших задач при получении изделий – выявление основных закономерностей, влияющих на тот или иной параметр на разных стадиях обработки. На формирование конечного качества изделий влияет большое число факторов, и важно выявить из них наиболее значимые. Это делает регламентацию свойств качества изделия в зависимости от параметров технологических процессов весьма сложной задачей. Основные причины, создающие трудность синтеза систем контроля на предприятии: 1) потенциальное число параметров необходимых для контроля очень большое(сотни и тысячи переменных); 2) количество контролируемых переменных в целом по предприятию значительно меньше чем в каждом отдельном процессе; 3) декомпозиция контроля на предприятии на более мелкие части не может показать проблем возникающих при совместном взаимодействии процессов. Обеспечить выполнение требований к качеству можно только при условии нахождения надежных средств диагностики состояний и воздействия на структуру металла на протяжении всех технологических процессов производства полуфабриката, при этом проблемы контроля не могут быть решены вследствие отсутствия математических моделей производства. При существовании строгой связи между контролируемыми и управляемыми параметрами при многоконтурной связи законы ПИД регулирования не работают. Контроль процессов по многим переменным должен ориентироваться на модель, обеспечивающей хороший контроль любой переменной по входному сигналу. Весь спектр вопросов и проблем этой области обсуждается и можно найти в обзорах [1],[2] и [3]. При построении математической модели данного производства мы рассматривали инструменты моделирования Искусственного интеллекта (ИИ): системы с применением баз знаний, нейронные сети, нечеткая логика и различные комбинации этих составляющих. Обзоры, касающиеся исследований ИИ приведены в [4],[5],[6] и [7]. На основе нейронной сети была построена модель контроля качества производства алюминиевого профиля. 2. Модель контроля качества
В основу модели контроля положена конструкция многослойного перцептрона, которая позволяет аппроксимировать функцию многих переменных, транслируя входные данные в выходные. На рис.2 представлена блок-схема процесса производства профиля с множеством входных и выходных параметров качества с использованием нейро-сети. Рис.2. Блок схема процесса производства с использованием нейро-сети
Для представленной модели функция определена следующим образом: Тогда для нормальной работы функции в каждом процессе необходимо минимизировать квадратичную функцию: Расчеты весовых коэффициентов нейро-сети выполняются иерархически в параллельном режиме с использованием правила дифференцирования сложной функции. Такой метод градиентного расчета называют правилом вычисления обратной ошибки разработанным Румельхартом в 1986г. [8]. Схема алгоритма вычислений, которая применяется для расчетов весовых коэффициентов в сети с обратным распространением ошибки (СОРО), в общем виде представлена на рис.3.
Рис.3. Схема работы алгоритма расчета весовых коэффициентов
3 Система контроля качества На основе предложенной модели была создана автоматизированная система контроля качества технологического процесса производства (см. рис.4.). Рис.4. Блок-схема системы контроля качества
Система состоит их следующих модулей: модуля передачи данных технологических процессов, модуля распознавания множества данных, базы данных множества векторов, базы данных множества весовых коэффициентов, базы исторических - “отфильтрованных” данных, модуля расчетов ошибки и коррекции весовых коэффициентов и интерфейсного модуля взаимодействия. Множество данных из процессов, с помощью модуля передачи данных поступает на вход модуля распознавания представляющего собой СОРО, в случае настроенной сети на выходе модуля - прогнозируемое значение контролируемого параметра качества. База исторических - ”отфильтрованных” данных и модуль расчетов ошибки и коррекции весовых коэффициентов необходимы для задачи начальной оптимизации СОРО и сохранения весовых коэффициентов в базы данных. Интерфейсный модуль необходим для взаимодействия на уровне Эксперт – Система, для визуализации и интерпретации результатов. Предложенная система контроля качества проходит стадию заключительной пуско-наладки на производстве алюминиевого профиля. Система показала стабильность анализа параметров качества изделий, в группе нелинейных процессов полученных с СОРО.
Список литературы
Публикации с ключевыми словами: контроль качества, алюминиевый профиль, автоматизированная система Публикации со словами: контроль качества, алюминиевый профиль, автоматизированная система Смотри также:
Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|