【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业过程控制，更具体地说，本专利技术涉及多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制系统及方法。
技术介绍
1、多孔硅碳复合材料因具有较高的理论比容量和优异的循环性能，在锂离子电池负极材料领域受到广泛关注。目前，已有多种制备多孔硅碳负极材料的方法被报道。
2、公开号为cn113851627a的专利公开了一种多孔硅碳负极材料及其制备方法。所述负极材料具有“硅碳复合物内核+孔隙+无定形碳包覆层”的结构。在制备过程中，通过采用不同性质的碳源分阶段复合，并控制热处理温度，在材料内部形成一定大小的孔隙。该材料很好地解决了硅基负极体积膨胀导致循环性能低的问题，首次库伦效率高达86.1%，可逆比容量为1517.1mah/g，50次循环后容量保持在85%以上。
3、公开号为cn105489867a的专利公开了一种多孔碳硅材料及其制备方法。该方法包括将有机聚合单体、交联单体、表面活性剂、致孔剂和纳米硅粉按比例混合，形成含有引发剂的乳液,然后聚合、抽提、干燥、热处理和碳化，最终得到多孔碳硅复合材料。所制备的材料用作锂电池负极，可有效缓解充放电过程中的体积膨胀，增强循环稳定性，克服了以往多孔碳硅材料比表面积低、孔结构不规则难控制、孔联通性差等缺点。
4、尽管上述专利在一定程度上改善了多孔硅碳负极材料的综合性能，但对于制备过程中基于工艺模式的实时监控和智能优化控制尚未涉及。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了多孔硅碳负极材料制备过程
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，包括：
4、步骤s100：获取历史工艺参数数据集，基于所述历史工艺参数数据集提炼工艺模式，构建多个工艺模式下的敏感度加权工艺参数集；
5、步骤s200，获取质量属性数据，根据敏感度加权工艺参数集和质量属性数据，构建产品质量预测子模型集；
6、步骤s300：采集制备过程的实时工艺参数数据，按时间戳将所述实时工艺参数数据生成工艺时序数据集，根据工艺时序数据集判断其对应的当前工艺模式是否属于已有的工艺模式集；
7、步骤s400：根据工艺时序数据集和当前工艺模式所对应的质量预测子模型，对产品质量进行预测；基于质量预测结果，调整工艺参数。
8、进一步地，所述步骤s100包括：
9、步骤s110，获取历史工艺参数数据集，从历史工艺参数数据集中筛选多孔硅碳负极材料制备过程的关键工艺参数，将所述关键工艺参数组合为初始工艺参数集；
10、步骤s120：根据所述初始工艺参数集识别出不同的工艺模式，组成工艺模式集{m1,m2,...,mp}，其中，p是大于等于1的整数；
11、步骤s130，对每个工艺模式，确定初始工艺参数集中各个工艺参数的权重系数和调整系数，分别构成权重向量和调整向量；
12、步骤s140，对每个工艺模式，利用初始工艺参数集、权重向量和调整向量，构建模式特异性的加权工艺参数集；
13、步骤s150，对每个工艺模式，根据加权工艺参数集计算各工艺参数的参数敏感度系数，构建参数敏感度向量；
14、步骤s160，结合所述参数敏感度向量对加权工艺参数集进行修正，得到敏感度加权工艺参数集。
15、进一步地，所述步骤s120包括：
16、步骤s121，对初始工艺参数集进行主成分分析，提取前k个主成分，构成主成分空间；
17、步骤s122，使用k-means++聚类算法对主成分空间中的样本进行聚类，得到h个工艺模式簇{c1,c2,...,ch}；ch为第h个工艺模式簇，h=p；
18、步骤s123，对于每个工艺模式簇ca，a=1,2,...,h，统计各主成分的均值向量ua和标准差向量σa，定义工艺模式簇的聚类中心为ca=ua，边界阈值为ra=ua±λ×σa；其中λ为边界系数；
19、步骤s124，基于各工艺模式簇的聚类中心ca和边界阈值ra定义工艺模式ma，将不同的工艺模式组成工艺模式集{m1,m2,...,mp}；
20、所述步骤s150包括：
21、步骤s151，获取工艺参考序列，计算工艺模式md下，加权工艺参数集与工艺参考序列之间的灰色关联度；
22、步骤s152，引入时间衰减基数，根据时间衰减基数获得工艺模式md下的灰色关联度权重；
23、步骤s153，基于所述灰色关联度和所述灰色关联度权重，计算工艺参数的参数敏感度系数，由参数敏感度系数组成参数敏感度向量。
24、进一步地，所述步骤s200包括：
25、步骤s210，基于工艺模式md下的敏感度加权工艺参数集，d=1,2,...,p，构建工艺模式md相对应的质量预测子模型fd；p为工艺模式总数量；
26、步骤s220，保存质量预测子模型fd，建立质量预测子模型fd与工艺模式md之间的映射关系，形成质量预测子模型集{(m1,f1),(m2,f2),...,(mp,fp)}；
27、所述步骤s300包括：
28、步骤s310，通过设置在多孔硅碳负极材料生产线各处的传感器，采集制备过程的实时工艺参数数据，所述实时工艺参数数据包括时间戳；
29、步骤s320，判断所述实时工艺参数数据中的各参数是否超出预设的安全阈值范围，若是，则启动应急预案，调整实时工艺参数数据中的各参数至安全阈值范围内；否则，继续执行步骤s330；
30、步骤s330，对实时工艺参数数据进行清洗和自适应归一化处理；
31、步骤s340，按照时间戳排序，将实时工艺参数数据生成工艺时序数据集；
32、步骤s350，判断所述工艺时序数据集对应的当前工艺模式是否属于已有的工艺模式集，若是，则进入步骤s400；若否，则更新工艺模式集。
33、进一步地，所述步骤s340包括：
34、步骤s341，引入双层时间戳标记所述实时工艺参数数据，第一层时间戳为采样时间戳，表示传感器采集工艺参数数据的时刻；第二层时间戳为工艺时间戳，表示工艺参数数据所对应的工艺阶段；
35、步骤s342，按照采样时间戳和工艺时间戳的字典序对实时工艺参数数据进行排序，形成工艺时序数据集；
36、所述步骤s350包括：
37、步骤s351，将所述工艺时序数据集映射到主成分空间，得到实时工艺主成分特征向量；
38、步骤s352，计算实时工艺主成分特征向量与各个工艺模式聚类中心的马氏距离，得到马氏距离集合；
39、步骤s353，找出马氏距离集合中的最小值du，及du对应的聚类中心cu，判断du是否小于cu的边界阈值ru；如果du<ru，则工艺时序数据集所对应的当前工艺模式为已有工艺模式集中的工艺模式mu；如果du≥ru本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S100包括：
3.根据权利要求2所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S120包括：
4.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
5.根据权利要求4所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S340包括：
6.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S400包括：
7.根据权利要求6所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤S430包括：
8.多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制系统，其用于实现权利要求1-7中任一项所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述系统包括：
9.一种电子设备，包括存储器、
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-7中任一项所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法。
...【技术特征摘要】
1.多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤s100包括：
3.根据权利要求2所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤s120包括：
4.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤s200包括：
5.根据权利要求4所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤s340包括：
6.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料制备过程的计算监控与控制方法，其特征在于，所述步骤s400包括：
7.根据权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，胡宁瑜，汤勇，请求不公布姓名，臧晓波，
申请(专利权)人：南京源化新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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