水润滑轴承橡胶硫化工艺系统优化方法研究

发布时间：2017-06-21 21:04

  本文关键词：水润滑轴承橡胶硫化工艺系统优化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在水润滑轴承橡胶硫化的过程中，最佳决策参数的确定一直是关键问题。针对这个问题，本文在不改变硫化设备以及工艺流程的基础上，采用建模优化技术来确定硫化的最佳决策参量，保证水润滑轴承的性能指标。由于水润滑轴承橡胶硫化过程是一个具有强非线性的工艺系统，故在建模优化中主要存在以下问题： 由于硫化过程具有动态特性，故用传统的静态建模方法（BPNN建模）只能建立静态的逼近模型，且模型不精确。在硫化过程中，必然会受到一些不确定干扰因素的影响，，而传统的优化方法只能寻找到理想状态的最优解，但在实际操作中，受到干扰后必定会偏离设定值，影响轴承性能指标。 针对以上的问题，本文采用具有自适应跟踪特性的无迹卡尔曼滤波算法（Unscented Kalman Filter, UKF）对神经网络进行训练，建立具有动态特性的精确模型。利用所建立的模型，采用稳健优化来确定最优决策参数。 本文主要做了以下研究并取得一定成果： 一、针对水润滑轴承橡胶硫化过程中，存在着强非线性以及动态特性，本文在前期通过橡胶硫化试验得到的样本数据基础上，利用无迹卡尔曼滤波算法训练神经网络过程中，结合强跟踪滤波（Strong Tracking Filter，STR）理论，引入时变渐消因子，对滤波增益矩阵进行在线调整，以进一步提高模型的跟踪预测能力。通过BPNN，UKFNN以及改进UKFNN对比结果表明，静态建模方法BPNN所建立的模型精度远不如动态建模方法UKFNN以及改进UKFNN，而改进后的UKFNN模型由于有更强的跟踪预测能力，故比传统UKFNN所建立模型有更好的精度。 二、针对水润滑轴承橡胶硫化过程中受到不确定干扰因素的影响，导致轴承的性能指标漂移，本文基于所建立的改进UKFNN的精确动态模型进行稳健优化，采用非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II, NSGA-II)进行最优参数的确定。考虑到传统NSGA-II的交叉算子全局搜索能力较差，本文对交叉算子进行改进，使其能够保证种群的多样性。 本文所提出的水润滑轴承橡胶硫化工艺系统动态演化模型以及稳健优化策略，为提升水润滑轴承的性能和生产效率奠定了关键科技基础。
【关键词】：水润滑轴承橡胶硫化 动态演化建模 无迹卡尔曼滤波神经网络 稳健优化策略 非支配排序遗传算法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ330.67;TH133.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 问题描述及国内外研究现状9-13
• 1.2.1 水润滑轴承的研究现状综述9
• 1.2.2 工艺系统建模技术及研究现状9-11
• 1.2.3 稳健优化技术及其研究现状11-13
• 1.3 课题研究目的和研究内容13-14
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.4 本文章节安排14-16
• 2 水润滑轴承橡胶成形工艺分析16-26
• 2.1 水润滑橡胶合金轴承成形工艺过程16-17
• 2.2 硫化及硫化成形过程17-19
• 2.3 硫化成形工艺参数分析19-23
• 2.3.1 硫化时间19-20
• 2.3.2 硫化温度20-22
• 2.3.3 硫化压力22-23
• 2.4 水润滑轴承橡胶硫化工艺过程特性分析23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 3 水润滑轴承橡胶硫化试验及样本数据分析26-36
• 3.1 水润滑轴承橡胶硫化试验26-29
• 3.1.1 试验设备26-28
• 3.1.2 试验过程28-29
• 3.2 水润滑轴承橡胶综合性能评价及样本数据分析29-34
• 3.2.1 基于 AHP 的权重确定30-32
• 3.2.2 水润滑轴承橡胶硫化试验数据处理32-34
• 3.3 本章小结34-36
• 4 水润滑轴承橡胶硫化工艺系统动态演化建模36-54
• 4.1 工艺过程建模方法36-37
• 4.2 神经网络建模37-41
• 4.2.1 神经网络简介37-38
• 4.2.2 BP 神经网络的学习规则38-40
• 4.2.3 神经网络建模训练过程40-41
• 4.3 无迹卡尔曼滤波神经网络建模41-44
• 4.3.1 无迹卡尔曼滤波41-44
• 4.3.2 无迹卡尔曼滤波神经网络44
• 4.4 改进 UKFNN 的水润滑轴承橡胶硫化工艺系统动态建模44-52
• 4.4.1 强跟踪滤波45
• 4.4.2 强跟踪 UKFNN 算法45-47
• 4.4.3 仿真实验分析47-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 水润滑轴承橡胶硫化工艺系统稳健优化研究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 稳健优化不确定分析以及求解策略54-56
• 5.2.1 稳健优化不确定分析54-56
• 5.2.2 稳健优化的求解策略56
• 5.3 多目标稳健优化56-58
• 5.4 非支配排序算法（NSGA-II）58-62
• 5.4.1 NSGA-II 简介58
• 5.4.2 NSGA-II 算法流程58-59
• 5.4.3 NSGA-II 的聚集距离以及精英策略59-61
• 5.4.4 NSGA-II 的交叉算子分析及改进61-62
• 5.5 基于改进 UKFNN 模型的 NSGA-II 稳健优化62-66
• 5.6 本章小结66-68
• 6 结论与展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录76
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文76
• B. 作者在攻读学位期间获得的专利76

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  本文关键词：水润滑轴承橡胶硫化工艺系统优化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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