基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统技术方案

本发明专利技术涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，该系统包括存储器和处理器，处理器执行存储器存储的计算机程序，以实现如下步骤：获取薄膜拉伸机对应的预设数目组历史生产数据；确定厚度偏差指标和数值偏差指标，进而确定数值偏差与厚度偏差之间的相关系数；确定默认比例增益系数的补偿值和拉伸工艺损失程度，根据补偿值和拉伸工艺损失程度确定当前薄膜对应的优化比例增益系数，将当前PID控制器的默认比例增益系数调整为优化比例增益系数，进而利用调整后的PID控制器对薄膜拉伸机的各个实时工艺参数进行控制。本发明专利技术提高了薄膜拉伸机的工艺参数的控制精度，优化了薄膜产品的质量。优化了薄膜产品的质量。优化了薄膜产品的质量。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统


[0001]本专利技术涉及智能控制
，具体涉及一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统。

技术介绍

[0002]薄膜是一种常见的功能材料，在电子、光学、食品包装、医疗等领域被广泛使用，例如塑料薄膜、钙钛矿电池薄膜以及医疗袋薄膜等。薄膜的核心制备过程为浇铸或喷涂工艺，将混合后的材料通过浇铸或喷涂等方式涂覆到一定大小和形状的模具表面上，形成母膜，然后通过拉伸、延压等处理，使薄膜达到需要的厚度和尺寸。但是，浇铸、喷涂法形成母膜的厚度均匀性较差，拉伸过程中难以保证薄膜拉伸均匀。此时，需要利用模糊比例积分微分（Proportion Integration Diffe，PID）控制系统，控制拉伸工艺，得到质量较优的薄膜。
[0003]模糊PID控制器是一种常用的控制算法，能够在工业控制系统中有效地实现控制。在薄膜生产智能控制系统中，模糊PID控制器可以用来实现对薄膜材料的厚度和质量等关键参数的控制，以提高薄膜生产线的工作效率和产品质量。但基于模糊PID的薄膜生产控制在实际生产过程中受到的误差影响较多，其中，PID控制器参数中比例增益系数的选取不当，可以导致实际PID控制器的稳定性较差，进而使输入变量的隶属度模糊，影响控制精度。

技术实现思路

[0004]为了解决上述在现有模糊PID的薄膜生产控制方法中，未考虑预备工艺精度和拉伸工艺损失对PID控制器参数的影响，导致最终的控制精度较差的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，所采用的技术方案具体如下：本专利技术一个实施例提供了一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现如下步骤：获取薄膜拉伸机对应的数目不少于2个的历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵、加工后薄膜的厚度分布矩阵以及各个历史工艺参数；确定每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标、每个历史薄膜对应的各个历史工艺参数的数值偏差指标以及当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标；根据每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标和各个历史工艺参数的数值偏差指标，确定各个历史工艺参数的数值偏差与母膜的厚度偏差之间的相关系数；根据所述相关系数、预先获取的各个标准工艺参数和默认比例增益系数、当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标，确定默认比例增益系数的补偿值；根据每个历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，确定每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度；根据当前薄膜对应的默认比例增益系数的补偿值、默认比例增益系数以及每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，确定当前薄膜对应的优化比例增益系数；将当前PID控制器的默认比例增益系数调整为优化比例增益系数，进而利用调整
后的PID控制器对薄膜拉伸机的各个实时工艺参数进行控制。
[0005]进一步地，根据所述相关系数、预先获取的各个标准工艺参数和默认比例增益系数、当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标，确定默认比例增益系数的补偿值，包括：对各个历史工艺参数的数值偏差与母膜的厚度偏差之间的相关系数进行归一化处理，将归一化处理后的相关系数确定为对应历史工艺参数的第一补偿因子；将当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标与对应标准工艺参数之间的比值，确定为对应实时工艺参数的第二补偿因子；对于任意一个工艺参数，将该工艺参数对应的历史工艺参数的第一补偿因子和该工艺参数对应的实时工艺参数的第二补偿因子的乘积，确定对应工艺参数的第三补偿因子；计算每个工艺参数的第三补偿因子的累加和，将所述累加和确定为默认比例增益系数的加权权重；将所述加权权重与默认比例增益系数的乘积确定为默认比例增益系数的补偿值。
[0006]进一步地，根据每个历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，确定每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，包括：对于任意一个历史薄膜对应的加工前母膜，对加工前母膜的厚度分布矩阵进行上采样处理，每次上采样时均在相邻行、列之间插入空白值，然后以预设尺寸的卷积核对插入空白值后的厚度分布矩阵进行卷积计算，填充空白值，不断重复上采样处理步骤，直至上采样后的厚度分布矩阵的尺寸与加工后薄膜的厚度分布矩阵的尺寸一致，从而得到每个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵；根据每个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，计算每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度。
[0007]进一步地，所述拉伸工艺损失程度的计算公式为：其中，为第i个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，为厚度分布矩阵中的坐标位置，为厚度分布矩阵的行数，为厚度分布矩阵的列数，为厚度分布矩阵中所有厚度值的个数，为第i个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵中坐标位置处的厚度值，为第i个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵中的最大厚度值，为第i个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵中的最小厚度值，为第i个历史薄膜对应的加工后薄膜的厚度分布矩阵中坐标位置处的厚度值，为第i个历史薄膜对应的加工后薄膜的厚度分布矩阵中最大厚度值，为第i个历史薄膜对应的加工后薄膜的厚度分布矩阵中最小厚度值，i为历史薄膜的序号。
[0008]进一步地，根据当前薄膜对应的默认比例增益系数的补偿值、默认比例增益系数以及每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，确定当前薄膜对应的优化比例增益系数，包
括：计算所有历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度的标准差，对所述标准差进行负相关映射处理，将负相关映射后的标准差确定为默认比例增益系数的矫正系数；将所述矫正系数与默认比例增益系数的乘积，确定为当前薄膜对应的第一优化比例增益系数；将所述第一优化比例增益系数与默认比例增益系数的补偿值相加后的数值，确定为当前薄膜对应的优化比例增益系数。
[0009]进一步地，确定每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标，包括：对于任意一个历史薄膜，将历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵中每个厚度值与标准厚度值之间的差值，确定为加工前母膜对应位置处的厚度偏差值；将加工前母膜中相同的厚度偏差值确定为一类厚度偏差值，进而统计每类厚度偏差值在加工前母膜中的出现次数；对于任意一类厚度偏差值，将对应类厚度偏差值在加工前母膜中的出现次数与总厚度偏差值数量之间的比值，确定为第一厚度偏差因子；将第一厚度偏差因子与对应类厚度偏差值的乘积，确定为第二厚度偏差因子，从而获得每类厚度偏差值对应的第二厚度偏差因子；将每类厚度偏差值对应的第二厚度偏差因子的累加和，确定为历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标。
[0010]进一步地，确定每个历史薄膜对应的各个历史工艺参数的数值偏差指标，包括：对于任意一个历史薄膜对应的任意一个历史工艺参数，将历史工艺参数与标准工艺参数之间的差值，确定为对应历史工艺参数的数值偏差指标。
[0011]进一步地，根据每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标和各个历史工艺参数的数值偏差指标，确定各个历史工艺参数的数值偏差与母膜的厚度偏差之间的相关系数，包括：对于任意一个历史工艺参数，基于每个历史薄膜对应的母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现如下步骤：获取薄膜拉伸机对应的数目不少于2个的历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵、加工后薄膜的厚度分布矩阵以及各个历史工艺参数；确定每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标、每个历史薄膜对应的各个历史工艺参数的数值偏差指标以及当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标；根据每个历史薄膜对应的母膜的厚度偏差指标和各个历史工艺参数的数值偏差指标，确定各个历史工艺参数的数值偏差与母膜的厚度偏差之间的相关系数；根据所述相关系数、预先获取的各个标准工艺参数和默认比例增益系数、当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标，确定默认比例增益系数的补偿值；根据每个历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，确定每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度；根据当前薄膜对应的默认比例增益系数的补偿值、默认比例增益系数以及每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，确定当前薄膜对应的优化比例增益系数；将当前PID控制器的默认比例增益系数调整为优化比例增益系数，进而利用调整后的PID控制器对薄膜拉伸机的各个实时工艺参数进行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，其特征在于，根据所述相关系数、预先获取的各个标准工艺参数和默认比例增益系数、当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标，确定默认比例增益系数的补偿值，包括：对各个历史工艺参数的数值偏差与母膜的厚度偏差之间的相关系数进行归一化处理，将归一化处理后的相关系数确定为对应历史工艺参数的第一补偿因子；将当前薄膜对应的各个实时工艺参数的数值偏差指标与对应标准工艺参数之间的比值，确定为对应实时工艺参数的第二补偿因子；对于任意一个工艺参数，将该工艺参数对应的历史工艺参数的第一补偿因子和该工艺参数对应的实时工艺参数的第二补偿因子的乘积，确定对应工艺参数的第三补偿因子；计算每个工艺参数的第三补偿因子的累加和，将所述累加和确定为默认比例增益系数的加权权重；将所述加权权重与默认比例增益系数的乘积确定为默认比例增益系数的补偿值。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，其特征在于，根据每个历史薄膜对应的加工前母膜的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，确定每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度，包括：对于任意一个历史薄膜对应的加工前母膜，对加工前母膜的厚度分布矩阵进行上采样处理，每次上采样时均在相邻行、列之间插入空白值，然后以预设尺寸的卷积核对插入空白值后的厚度分布矩阵进行卷积计算，填充空白值，不断重复上采样处理步骤，直至上采样后的厚度分布矩阵的尺寸与加工后薄膜的厚度分布矩阵的尺寸一致，从而得到每个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵；根据每个历史薄膜对应的上采样后的厚度分布矩阵和加工后薄膜的厚度分布矩阵，计算每个历史薄膜对应的拉伸工艺损失程度。4.根据权利要求3所述的一种基于模糊PID的薄膜生产智能控制系统，其特征在于，所
述拉伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：成卫亮，徐康康，张旭，吕路通，
申请(专利权)人：弗斯迈智能科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：