[發明專利]基于有限元和系統辨識的電紡絲纖維閉環控制仿真方法

無效

• 申請號: 201110386569.2
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102393648A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 劉媛媛;井長娟;李慶偉;劉大利;王強高;胡慶夕
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種基于有限元和系統辨識的電紡絲纖維閉環控制仿真方法，其特征在于，該方法具體步驟如下：

(1)、采用matlab軟件求解建立有限元電紡絲纖維運動模型，實現對電紡絲纖維運動過程的模擬，獲得虛擬的實驗系統；

(2)、基于虛擬的實驗系統獲得輸入和輸出數值，代替實驗數據，采用最小二乘的系統辨識方法處理輸入和輸出數值，得到系統的過程傳遞函數；

(3)、整定過程傳遞函數控制器；

(4)、把控制器重新作用在有限元電紡絲纖維運動模型上，實現對電紡絲纖維直徑的閉環控制仿真。

2.根據權利要求1所述的基于有限元和系統辨識的電紡絲纖維閉環控制仿真方法，其特征在于，上述步驟(1)所述的采用matlab軟件求解建立有限元電紡絲纖維運動模型，實現對電紡絲纖維運動過程的模擬，由此獲得虛擬的實驗系統，其具體步驟如下：

（1）、建立有限元電紡絲纖維運動模型：首先把纖維運動過程離散化，分析離散后每個粘彈性纖維段的運動過程，建立纖維運動狀態在電場力、庫侖力、粘滯力、回復力作用下的微分方程組，并在matlab軟件中求解，其具體步驟如下：

①?、根據系統仿真的電壓V，時間步長????????????????????????????????????????????????t，接收距離H，計算微分方程組，得到第i個纖維段的所受的外力，空間位置坐標和以及纖維段的拉伸長度l_i-1,i；

②、計算出第i個纖維段的拉伸直徑，該拉伸直徑記為d_i-1,i；該拉伸直徑d_i-1,i和上述電壓V作為系統辨識算法的輸入，上述第i個纖維段的拉伸直徑的計算表為：；

???????????????????????????????????????????（1）

其中，d_i,i-1表示為第i個纖維段的拉伸直徑，d₀為纖維段的初始直徑，l_i,i-1為第i個纖維段的長度，L為纖維段的初始長度；

?③、設置各個纖維段分別與的空間位置與噴絲頭之間的距離為預設間距H/10000，該預設間距記為R，分別逐個判斷第i個纖維段與噴絲頭之間的預設間距是否大于H/5000，如果第i個纖維段到噴絲頭的預設間距是大于H/5000，則在第i個纖維段之后加入新的纖維段，新的纖維段為第i=i+1纖維段，第i個纖維段與前一個纖維段的距離為H/10000，得到第i個纖維段或第i+1纖維段的位置，重復上述判斷，當直到第i個纖維段達到接收板時，判斷終止，得到所有纖維段的位置，所有纖維段的位置為電紡絲纖維運動的形狀；如果第i個纖維段到噴絲頭的預設間距不是大于H/5000，則，第i個纖維段所處位置不需加入新的纖維段。