開煉機(jī)煉膠工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化研究.pdf

1、開煉機(jī)是最早出現(xiàn)的煉膠設(shè)備，由于自動化程度低，工作環(huán)境差，工人勞動強(qiáng)度大等原因，導(dǎo)致了開煉機(jī)在橡膠工廠中的應(yīng)用越來越邊緣化，有逐步被自動化程度高、環(huán)保性好的密煉機(jī)所取代的趨勢。但開煉機(jī)具有煉膠溫度低的優(yōu)點(diǎn)，對橡膠分子鏈氧化破壞作用少，煉膠質(zhì)量比密煉機(jī)等高溫?zé)捘z的方式更好，尤其是近年來發(fā)展起來的低溫一次法煉膠工藝，充分利用了開煉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，將開煉機(jī)的應(yīng)用提高到了一個很高的程度，也為開煉機(jī)的工藝優(yōu)化提出了更高的要求。但是由于傳統(tǒng)開煉機(jī)的結(jié)構(gòu)簡

2、單，控制方式落后，不能對工藝參數(shù)進(jìn)行有效的控制，使傳統(tǒng)開煉機(jī)不能滿足低溫一次法煉膠的要求。青島科技大學(xué)自行研制的XK-160E型開煉機(jī)智能煉膠實(shí)驗(yàn)平臺通過雙輥獨(dú)立驅(qū)動系統(tǒng)、液壓調(diào)距系統(tǒng)和自動溫度控制系統(tǒng)，可以對煉膠過程中輥距，輥速，速比等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時定量的準(zhǔn)確控制，使通過改變工藝參數(shù)來提高終煉膠的性能成為可能。
　　開煉機(jī)煉膠是一個十分復(fù)雜的過程，煉膠過程中輥距、輥速、速比、輥筒溫度、混煉時間等參數(shù)對終煉膠的質(zhì)量都有一定程度的影響

3、。目前，有不少文獻(xiàn)采用正交實(shí)驗(yàn)法，對多因素單目標(biāo)值進(jìn)行分析，得出一個單目標(biāo)值最優(yōu)的工藝組合參數(shù)。但是由于評價終煉膠質(zhì)量的指標(biāo)有多個，這種方法無法使所有指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)，僅僅優(yōu)化一個目標(biāo)值很難得到最優(yōu)的工藝方案，同時一個質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)時其他各指標(biāo)不一定能達(dá)到最優(yōu)值。針對上述現(xiàn)狀，本文將質(zhì)量指標(biāo)加權(quán)綜合評分法引入開煉機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化研究中，并用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和遺傳算法對開煉機(jī)煉膠的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文主要內(nèi)容如下:
　　1.本文通過查閱大

4、量文獻(xiàn)資料，對開煉機(jī)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和開煉機(jī)的煉膠機(jī)理進(jìn)行了分析，確定了終煉膠的質(zhì)量指標(biāo)和需要優(yōu)化的開煉機(jī)工藝參數(shù)，并對開煉機(jī)工藝優(yōu)化的研究現(xiàn)狀和目前多目標(biāo)優(yōu)化的常用方法進(jìn)行了研究，確定了開煉機(jī)煉膠工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化的技術(shù)方案。
　　2.基于XK-160E型開煉機(jī)智能煉膠實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)樣本，對每一個質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行極差分析，研究各工藝參數(shù)對每個質(zhì)量指標(biāo)的影響，并使用加權(quán)綜合評分法對每組實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量指標(biāo)值進(jìn)行加權(quán)綜合評分

5、，將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，得到了正交實(shí)驗(yàn)條件下的開煉機(jī)煉膠多目標(biāo)優(yōu)化的最佳工藝參數(shù):輥距為0.6mm，輥速為32r/min，速比為1∶1.25，輥筒溫度為50℃，混煉時間為18.5min。
　　3.將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究方法引入開煉機(jī)煉膠工藝優(yōu)化中，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層神經(jīng)元個數(shù)和學(xué)習(xí)算法的對比實(shí)驗(yàn)，建立了采用貝葉斯正則化算法，輸入單元數(shù)為5，隱含層神經(jīng)元個數(shù)為3，采用S型傳遞函數(shù)，輸出層神經(jīng)元個數(shù)為1，采用線性傳遞函數(shù)

6、的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到了開煉機(jī)工藝參數(shù)與終煉膠綜合質(zhì)量評分值的非線性映射關(guān)系，為工藝參數(shù)的優(yōu)化建立數(shù)學(xué)模型。
　　4.采用遺傳算法的自然進(jìn)化思想，以所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為適應(yīng)度函數(shù)，以5個工藝參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行全局尋優(yōu)，得到實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。結(jié)果表明:對于XK-160E型開煉機(jī)智能煉膠實(shí)驗(yàn)平臺來說，最優(yōu)的工藝參數(shù)組合為:輥距:0.685mm，輥速:33.314r/min，速比:1∶1.3，輥筒溫