橡胶复合挤出机生产线制品质量优化控制研究

摘要

随着我国现代汽车工业和高速公路建设持续快速发展，对轮胎的质量提出了非常严苛的要求。而胎面是轮胎特别重要的生产工艺之一，它的质量优劣对成品胎有着决定性的重要作用。本论文针对橡胶轮胎胎面挤出联动生产线，对其进行了详尽介绍分析，对胎面挤出环节中挤出机机头处的复合挤出胎面控制系统进行优化设计，使其能挤出满足要求的、高精度的、质地均匀的半成品胎面。
　　本文从橡胶胎面复合挤出的实际生产需要的角度出发，首先介绍了挤出机主要的挤出工艺及其关键因素，分析了在主要工艺段胎面的品质变化情况及其原因，介绍了现阶段生产厂商采取的技术手段，为后续优化控制研究，奠定技术、理论依据；其次，从影响胎面品质最关键的挤出生产率精确控制工艺的角度出发，详尽介绍挤出机计量段的工作特性，推导出挤出率和螺杆转速的关系特性和挤出机系统的传递函数，分析了温度对挤出率的影响，得到挤出率与温度、螺杆转速的函数关系式，通过传统的增量式PID算法闭环控制系统对受周期扰动和阶跃扰动的挤出机进行仿真；然后，依据挤出机内部的可测干扰和不可测干扰实施不同的控制策略，利用函数链神经网络原理建立起对可测干扰的精确前馈模型，将不精确和精确的前馈模型对可测干扰进行控制仿真对比；依据不可测干扰提出克服不可测干扰的自适应前馈控制策略，通过介绍未测干扰过程控制策略的原理和推理控制方法，详细分析了自适应推理控制策略，通过最小方差的推理方式，设计出针对本文克服不可测干扰的自适应前馈控制策略；最后，从挤出机外部干扰因素出发，由 RWS检测到的挤出量波动情况，按照挤出机是一个机理复杂的具有一定时滞性的系统，产量波动也是连续、周期性规律性变化的特点，将基于残差修正的灰色预测模型来预测下一时刻挤出量的变化趋势，提前调节螺杆转速，提高挤出量的精度和稳定。
　　通过仿真对比性试验，在建立好的仿真模型上，精确前馈控制模型能有效消除系统的可测周期干扰，能迅速降低干扰对挤出率的影响，相较其它两种方案具有明显的优势；自适应推理前馈控制能够减弱系统的不可测量扰动带来的影响，而且消除影响的速度要明显快于其他常规控制策略；基于残差修正的灰色预测模型能都准确的跟踪挤出率的变化趋势，降低了挤出率的变化幅值，有效提高挤出率的稳定性。

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第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 挤出机的发展趋势

1.4 课题研究的目的和意义

1.5 本文研究的内容及安排

第 2 章 胎面生产线工艺介绍

2.1 胎面复合挤出生产线的工艺流程

2.2 胎面生产线的主要装置

2.3 挤出胎面常见的质量缺陷

2.4 工艺条件对挤出生产的影响

2.5 本章小结

第 3 章 挤出机模型研究

3.1 橡胶胎面挤出的收缩变形及控制

3.2 生产率精确控制的研究

3.3 挤出机生产率的研究

3.4 传统挤出机生产率-转速闭环控制系统

3.5 本章小结

第 4 章 前馈控制算法在挤出量控制中的应用

4.1 反馈-前馈控制原理

4.2 克服未测干扰的自适应前馈控制策略

4.3 本章小结

第 5 章 灰色模型在挤出率控制中的应用

5.1 灰色控制策略

5.2 灰色理论

5.3 仿真研究

第 6 章 结论与研究展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢