基于模糊Petri网的离散制造系统主动节能运行方法研究

发布时间：2020-06-10 00:31

【摘要】：我国目前是世界上最大的能源消费国与碳排放国之一,而制造业则是我国能源消耗的主力,其中离散制造业量大面广,正面临着巨大的节能减排压力。本文以国家自然科学基金项目为依托,对离散制造系统的节能运行机理和方法进行研究,提出了一种实时生产数据驱动的节能运行策略,在不影响系统整体效率的前提下,通过减少机器空载运行时间,实现系统层面的节能生产制造。本文主要研究内容如下:针对离散制造系统中的能耗主体即机器设备,分析了其运行过程中的能耗特性,并对其工作状态与能耗状态进行了多粒度的划分,描述了多粒度状态之间的转移关系。给出了物联环境下基于数字孪生的离散制造系统主动节能运行框架。对离散制造系统的节能运行知识进行了详细的分类和阐述,并通过加权模糊Petri网的多网络参数表示能力以及一种矩阵形式化的模糊Petri网推理算法,对离散制造系统的节能运行知识进行了表示与推理。提出了两种基于模糊Petri网的离散制造系统节能运行方法,即分布式节能运行方法和监督式节能运行方法。分别对两种节能运行方法的原理包括输入输出变量、以及模糊推理规则库等进行了详细的阐释,并通过实例具体展示了节能运行决策的过程。在Matlab/Simulink环境下建立了仿真决策模型,以串行制造系统为例进行了多种场景的仿真实验,实验结果验证了两种节能运行方法的有效性。根据两种节能运行方法各自的优劣势,结合生产实际给出了节能方法选取的建议。
【图文】：

研究背景及意义课题来源：国家自然科学基金项目“物联环境下离散制造系统主动节能生方法研究（编号 71571075）”。1 全球能源消耗现状能源是社会各行各业必不可少的重要资源，是支持和促进国家经济发展、的重要物质基础，，对人类的生存以及国计民生有着极其重要的意义[1]。各量开发利用是世界经济和人类社会发展的重要驱动力。其中，世界能源消绝大部分都来自于化石能源的消耗。然而随着化石能源的日益枯竭、温室题的日益严重，人类未来可持续发展与能源结构不可持续供给的矛盾也越，能源正在逐渐成为制约经济和社会发展的瓶颈。能源供给、生态环境和，这三大问题已经成为 21 世纪世界各国面临的最严峻挑战之一。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文在生产系统的整个运行过程中，机器设备会存在多个不同的运行状态。在作状态下，机器设备会有不同的能耗系统与部件开始运作，因此在各个状设备都具有不同的能耗属性。以一个机床的运行过程为例，其主要包括开机床待机、机床空载、加工运行这四个典型阶段。机床工作状态的变化过程为：1、机床开机启动时，电气照明等外围系统开通常开机启动状态的持续时间很短；2、随后液压系统和冷却润滑系统开始工进入待机状态；3、收到加工命令后，主轴驱动系统启动，主轴电机开始加加速过程极短，电机功率迅速增长至峰值，随后逐渐回落稳定到规定值，空载状态；4、随后进给系统开始工作，刀具开始对工件进行切削加工，机工运行状态；5、加工结束后，刀具离开工件，进给系统停止工作，机床再载状态，随后主轴电机逐渐减速直至停止旋转，机床进入待机状态；6、最床电源，机床进入停机状态。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP301.1;TH16

【参考文献】

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本文编号：2705503