用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法及系统与流程

专利2025-06-05  30


本发明涉及工业设备控制,更具体地说,本发明涉及用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法及系统。


背景技术:

1、高分子材料是由许多重复单元组成的大分子化合物,通常具有高分子量和长链结构,高分子材料反应釜是用于合成、聚合和加工高分子材料的设备,广泛应用于工业生产、医疗器械、电子产品、建筑材料等领域,在精细化工行业中,高分子材料反应釜通常由反应容器、搅拌系统等组成,而搅拌时间是其主要被控制量,是保证产品质量的一个重要因素,现有技术中,已经出现了通过自动控制技术对反应过程中的非电变量进行控制,例如加工温度,但现有技术中,较少出现对非电变量中的加工时间进行控制;

2、例如,公开号为cn117908589a的中国专利提供了反应釜控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质,该专利通过获取所述反应釜的当前温度,调用所述反应釜的设定温度,根据所述反应釜的当前温度和所述反应釜的设定温度,对所述反应釜的进料流量和/或所述反应釜的换热器进行控制;

3、在反应釜加工的过程中,现有技术通常是对非电变量中的温度进行控制,而忽略了非电变量中的时间同样是影响产品质量的重要因素之一,极少出现能够根据加工材料的种类以及重量等对加工时间进行计算,并且在计算加工时间后,能够根据加工时间确定后续电机的启动时间,无法实现主电机与从电机之间的联动。

4、鉴于此,本发明提出用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法及系统以解决上述问题。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷,本发明提供用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法及系统。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,包括:

4、s10:获取待加工原料类别以及待加工原料重量,基于待加工原料类别以及映射关系确定第一电机标准转速;

5、s20:获取第一电机的第一历史工作数据,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数,将第一电机标准转速、第一电机老化系数和待加工原料重量输入到预构建的加工时间生成模型中,获得加工时间区间,所述加工时间区间为从开始搅拌待加工原料到搅拌完成的时间区间;

6、s30:获取第一电机实时转速以及原料表面图像,基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段,生成加工区间段,加工区间段包括启动阶段、工作阶段和终止阶段;

7、s40:将工作阶段的终止时刻作为第二电机的起始时刻。

8、进一步地,第一历史工作数据包括第一历史运行时间、第一历史电流差值、第一历史工作温度和第一历史振动强度,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数的方法包括:

9、

10、式中,fac为第一电机老化系数,n为第一历史运行时间的分段数,hoti为第i段的第一历史工作温度,hotsd为标准工作温度,homi为第i段的第一历史运行时长,hvyi为第i段的第一历史振动强度,hvysd为标准振动强度,hcdi为第i段的第一历史电流差值,u1、u2、u3和u4均为权重因子。

11、进一步地,加工时间生成模型的构建方法包括:

12、获取第一样本数据集,所述第一样本数据集中包括历史第一电机标准转速、历史第一电机老化系数、历史待加工原料重量和历史加工时间区间,将第一样本数据集划分为第一样本训练集和第一样本测试集,构建回归网络,以第一样本训练集中的历史第一电机标准转速、历史第一电机老化系数和历史待加工原料重量作为回归网络的输入数据,以第一样本训练集中的历史加工时间区间作为回归网络的输出数据,对回归网络进行训练,得到用于预测实时加工时间区间的初始回归网络,利用第一样本测试集对初始回归网络进行测试,输出满足小于预设误差值的回归网络作为加工时间生成模型。

13、进一步地,基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段的方法包括:

14、基于第一电机实时转速确定实时转速加速度,根据实时转速加速度以及对应的第一时刻将加工时间区间分为启动阶段和转动时间区间,将原料表面图像输入到预构建的搅拌分类模型中,获得搅拌类别,基于搅拌类别对应的第二时刻将转动时间区间分为工作阶段和终止阶段,基于搅拌类别包括搅拌完成和搅拌未完成。

15、进一步地,基于第一电机实时转速确定转速加速度的方法包括:

16、对第一电机实时转速进行拟合生成实时转速曲线,将实时转速曲线的斜率作为实时转速加速度。

17、进一步地,根据转速加速度以及对应的第一时刻将加工时间区间分为启动阶段和转动时间区间的方法包括:

18、当实时转速加速度小于预设加速度阈值时,对实时转速加速度进行记录,记录下首次实时转速加速度小于阈值的第一时刻,并将该第一时刻作为启动阶段的终止时刻。

19、进一步地,搅拌分类模型的构建方法包括:

20、获取h组训练数据,h为大于1的正整数,训练数据包括历史原料表面图像和历史搅拌类别,将历史原料表面图像和历史搅拌类别作为样本集,将样本集划分为训练集和测试集,构建分类器,将训练集中的历史原料表面图像作为输入数据,将训练集中的历史搅拌类别作为输出数据,对分类器进行训练,得到初始分类器,利用测试集对初始分类器进行测试,输出大于预设准确度阈值的初始分类器作为搅拌分类模型。

21、进一步地,获取第二电机的第二历史工作数据,基于第二历史工作数据计算第二电机老化系数,将终止时刻和第二电机老化系数输入到预构建的时刻调整模型中,获得起始时刻,所述终止时刻为工作阶段的终止时刻,所述起始时刻为第二电机的起始时刻。

22、进一步地,基于第二历史工作数据计算第二电机老化系数的方法包括:

23、

24、式中,sac为第二电机老化系数,k为第二历史运行时间的分段数,soti为第m段的第二历史工作温度,sotsd为标准工作温度,somi为第m段的第二历史运行时长,svyi为第m段的第二历史振动强度,svysd为标准振动强度,scdi为第m段的第二历史电流差值,q1、q2、q3和q4均为权重因子。

25、用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制系统,其用于实现上述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,包括:

26、数据获取模块:用于获取待加工原料类别以及待加工原料重量,基于待加工原料类别以及映射关系确定第一电机标准转速;

27、加工时间生成模块:用于获取第一电机的第一历史工作数据,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数,将第一电机标准转速、第一电机老化系数和待加工原料重量输入到预构建的加工时间生成模型中,获得加工时间区间,所述加工时间区间为从开始搅拌待加工原料到搅拌完成的时间区间;

28、分段模块:用于获取第一电机实时转速以及原料表面图像,基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段,生成加工区间段,加工区间段包括启动阶段、工作阶段和终止阶段;

29、时刻确定模块:用于将工作阶段的终止时刻作为第二电机的起始时刻。

30、一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现上述用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法。

31、相比于现有技术,本发明的有益效果为:

32、本发明先是获取待加工原料类别以及待加工原料重量,基于待加工原料类别以及映射关系确定第一电机标准转速,再获取第一电机的第一历史工作数据,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数,将第一电机标准转速、第一电机老化系数和待加工原料重量输入到预构建的加工时间生成模型中,获得加工时间区间,获取第一电机实时转速以及原料表面图像,基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段,最后将工作阶段的终止时刻作为第二电机的起始时刻,本发明能够根据加工材料的种类以及重量等对加工时间进行计算,并且在计算加工时间后,能够根据加工时间确定后续电机的启动时间,实现第一电机与第二电机之间的联动。


技术特征:

1.用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述第一历史工作数据包括第一历史运行时间、第一历史电流差值、第一历史工作温度和第一历史振动强度,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数的方法包括:

3.根据权利要求1所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述加工时间生成模型的构建方法包括:

4.根据权利要求1所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段的方法包括:

5.根据权利要求4所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述基于第一电机实时转速确定转速加速度的方法包括:

6.根据权利要求4所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述根据转速加速度以及对应的第一时刻将加工时间区间分为启动阶段和转动时间区间的方法包括:

7.根据权利要求4所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,基于搅拌类别对应的第二时刻将转动时间区间分为工作阶段和终止阶段的方法包括:

8.根据权利要求4所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述搅拌分类模型的构建方法包括:

9.根据权利要求1所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述获取第二电机的第二历史工作数据,基于第二历史工作数据计算第二电机老化系数,将终止时刻和第二电机老化系数输入到预构建的时刻调整模型中,获得起始时刻,所述终止时刻为工作阶段的终止时刻,所述起始时刻为第二电机的起始时刻。

10.根据权利要求9所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,所述基于第二历史工作数据计算第二电机老化系数的方法包括:

11.用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制系统,其用于实现权利要求1-10中任一项所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法,其特征在于,包括:

12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现权利要求1至10任一项所述的用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法。


技术总结
本发明涉及工业设备控制技术领域,公开了用于高分子材料的自动进料与搅拌时间控制方法及系统,包括基于待加工原料类别以及映射关系确定第一电机标准转速,基于第一历史工作数据计算第一电机老化系数,将第一电机标准转速、第一电机老化系数和待加工原料重量输入到预构建的加工时间生成模型中,获得加工时间区间,基于第一电机实时转速和原料表面图像将加工时间区间进行分段,最后将工作阶段的终止时刻作为第二电机的起始时刻,本发明能够根据加工材料的种类以及重量对加工时间进行计算,并且在计算加工时间后,能够根据加工时间确定后续电机的启动时间,实现第一电机与第二电机之间的联动。

技术研发人员:李维格,韩飞
受保护的技术使用者:苏州博纳化学科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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