基于数据驱动的生活用纸物理特性预测及其打浆工艺优化

发布时间：2023-04-11 02:02

　　生活用纸与生活息息相关,相应的有着更严格质量标准和精细化的技术要求。本论文以生活用纸为研究对象。在生活用纸厂的典型生产线上,采集各个重点生产环节的数据。经过数据预处理,建立生活用纸磨浆打浆度模型和原纸物理特性指标预测模型;以满足原纸质量要求和最小成本为目标,建立打浆工艺优化模型。首先,针对浆料的打浆度无法在线监控的问题,基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Trees,GBDT)算法建立了磨浆打浆度模型。采样并获取不同浆板组合、不同磨浆工艺下,磨浆后纸浆的纤维形态和打浆度数据。经过数据预处理,获得建模的训练集。基于GBDT算法的磨浆打浆度模型,用交叉校验法检验模型精度,模型的均方根误差为0.99,平均相对误差(MRE)为3.96%,平均绝对误差0.78(°SR),结果表明模型有良好的精度。对比支持向量机回归算法,在相同计算机环境下GBDT运算时间是支持向量机回归的五十分之一,表明GBDT运算速度快。对GBDT模的树型结构进行分析,计算了11个模型输入变量的相对重要性,其中比能耗、流量和分丝帚化率的相对重要性较高,即他们对打浆度的影响较大需要在生产中重...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 制浆造纸磨浆过程建模的研究现状
        1.2.2 纸页物理特性预测模型的研究现状
        1.2.3 制浆造纸工艺优化的研究现状
    1.3 主要研究内容及拟解决的关键问题
        1.3.1 拟解决的关键问题
        1.3.2 主要研究内容
第二章 数据采集与数据预处理
    2.1 数据采集
        2.1.1 浆料制备单元数据采集
        2.1.2 纸机单元数据采集
        2.1.3 质检单元数据采集
    2.2 数据预处理
        2.2.1 数据清洗
        2.2.2 时序匹配
        2.2.3 特征工程
    2.3 本章小结
第三章 基于梯度提升决策树的生活用纸打浆度建模
    3.1 梯度提升决策树算法
    3.2 生活用纸磨浆打浆度GBDT模型建立与结果讨论
        3.2.1 打浆度GBDT模型建立
        3.2.2 打浆度支持向量机模型对比
        3.2.3 结果分析
    3.3 本章小结
第四章 基于数据驱动的生活用纸物理特性的建模
    4.1 生活用纸物理特性的数据分析
    4.2 建模使用算法介绍
    4.3 生活用纸平均抗张强度建模
    4.4 生活用纸纵向伸长率建模
    4.5 生活用纸横向伸长率建模
    4.6 生活用纸吸水性建模
    4.7 本章小结
第五章 基于NSGAii的生活用纸打浆工艺优化
    5.1 生活用纸多目标优化的建模
        5.1.1 生活用纸打浆工艺优化模型
        5.1.2 改进型非支配排序遗传算法
    5.2 案例分析
        5.2.1 基因编码
        5.2.2 基因的交叉操作
        5.2.3 基因的变异操作
        5.2.4 算法求解
    5.3 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 主要创新点
    3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3789121