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注塑过程的闭环多变量质量控制研究

张飞  
【摘要】:注塑成型是加工塑料制品的主要技术。注塑成型过程是一种典型的多变量、多工序间歇操作工业过程,其质量控制问题一直是学术界和工业界的关注焦点。本文在深入研究国内外相关文献的基础上,对注塑过程质量控制中涉及的主要理论方法和应用技术进行了归纳和总结;提出一种闭环多变量质量优化控制策略,在出现质量偏离时,通过调节多个过程变量参数设定值使得产品质量快速回归质量设定值;重点研究了基于正交实验设计的参数优化设定、基于自组织数据挖掘方法的质量建模、基于序列二次规划的质量优化控制和基于多向偏最小二乘回归的质量预测方法。 首先,本文研究了面向质量控制的基于正交试验设计的参数设定方法,利用方差分析法(ANOVA)得到各控制变量对产品质量的影响关系,确定给定质量指标所对应的过程参数的初始设定值。其次,通过比较几种常用数据建模方法的优缺点,采用自组织数据挖掘方法建立了描述过程参数与产品质量之间非线性关系的质量预测模型,并验证了模型的合理性和有效性。继而,建立了过程控制变量的代价函数,采用基于序列二次规划的局部寻优方法在初始设定值附近搜索过程参数最优设定值,使得注塑过程发生质量偏差后,过程控制系统在新设定值下调节过程变量,产品质量快速回归正常设定值。同时,为了解决物理传感器难以在线测量注塑制品质量指标这一问题,本文研究了基于多向偏最小二乘的质量软测量模型。在注塑仿真系统上的结果表明了本文提出的多变量闭环质量优化控制策略的可行性。


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