[發(fā)明專利]鋁桿氧化染色工藝參數(shù)優(yōu)化專家系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410163951.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN103955760B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘郁;吳媚;葉斌;王秀明;潘芳
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇祥兆文具有限公司;南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/04;G06N3/08;G06N3/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 孫雪

1.一種鋁桿氧化染色工藝參數(shù)優(yōu)化專家系統(tǒng)，其特征在于，包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集裝置、工藝參數(shù)交互器、可靠傳輸終端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理模塊、基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器、PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊、人員管理認(rèn)證模塊、輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器；其中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集裝置與工藝參數(shù)交互器放置于生產(chǎn)現(xiàn)場，二者構(gòu)成整個(gè)鋁桿氧化染色工藝參數(shù)優(yōu)化專家系統(tǒng)的前端感知部分，并通過可靠傳輸終端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器連接；可靠傳輸終端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理模塊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器相連，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的動(dòng)態(tài)模擬；基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器及PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊相連，同時(shí)連接輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器構(gòu)建中央優(yōu)化部分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊、工藝參數(shù)交互器相連，指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)；人員管理認(rèn)證模塊與輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器相連，并與基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊共同構(gòu)成本系統(tǒng)的輔助處理端；

所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集裝置負(fù)責(zé)在生產(chǎn)現(xiàn)場采集工藝參數(shù)組合數(shù)據(jù)，經(jīng)由工藝參數(shù)交互器進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性檢查后，通過可靠傳輸終端發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器的學(xué)習(xí)對象；

所述工藝參數(shù)交互器包括從生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)送至中央優(yōu)化部分的發(fā)送端以及接收端；通過交互過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)控制；

所述可靠傳輸終端包含傳輸控制機(jī)制，具體包括傳輸線程調(diào)度、失敗任務(wù)還原、更新執(zhí)行任務(wù)；

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器用于存儲(chǔ)生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)送來的工藝參數(shù)組合及對應(yīng)的輔助信息，并根據(jù)不同工藝路線存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練；

所述數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中的工藝參數(shù)組合數(shù)據(jù)，并輸送需要學(xué)習(xí)的工藝參數(shù)組合數(shù)據(jù)到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器中；學(xué)習(xí)指令的發(fā)出需要得到人員管理認(rèn)證模塊的認(rèn)可；

所述人員管理認(rèn)證模塊負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)操作人員發(fā)送的登入本系統(tǒng)的請求，通過比對輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)的人員身份信息，賦予系統(tǒng)操作人員相應(yīng)的操作權(quán)限；獲取操作權(quán)限的系統(tǒng)操作人員發(fā)出學(xué)習(xí)指令至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器，此時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器促發(fā)基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊調(diào)入算法參數(shù)并將數(shù)據(jù)管理模塊提供的工藝參數(shù)組合數(shù)據(jù)納入學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)完成后反饋誤差情況并提示轉(zhuǎn)入PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊；

所述基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊負(fù)責(zé)設(shè)置和更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器以及PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊的算法參數(shù)，通過對算法參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對本系統(tǒng)的適應(yīng)性和準(zhǔn)確性調(diào)整；

所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器包含兩個(gè)部分：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值管理；該模塊中不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于神經(jīng)元的個(gè)數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)權(quán)值不同，通過對二者進(jìn)行改變使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)鋁桿氧化染色工藝的四條工藝路線，擬合工藝參數(shù)組合與生產(chǎn)效果之間的聯(lián)系進(jìn)而用于工藝參數(shù)優(yōu)化和問題診斷；

PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊包括生產(chǎn)預(yù)測功能及智能優(yōu)化功能，通過調(diào)用相應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器來預(yù)測現(xiàn)有工藝參數(shù)組合的產(chǎn)品合格率并對相應(yīng)工藝路線上的工藝參數(shù)組合進(jìn)行優(yōu)化；根據(jù)實(shí)際需求，在PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊中使用生產(chǎn)預(yù)測功能來診斷工藝參數(shù)組合中出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)或?qū)ふ耶?dāng)前最優(yōu)的工藝參數(shù)組合；經(jīng)上述尋找得到的當(dāng)前最優(yōu)的工藝參數(shù)組合經(jīng)可靠傳輸終端發(fā)送至工藝參數(shù)交互器，反饋至生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)優(yōu)化控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述傳輸線程調(diào)度負(fù)責(zé)開始、停止以及刪除數(shù)據(jù)傳輸；所述失敗任務(wù)還原負(fù)責(zé)處理意外終止的數(shù)據(jù)傳輸，并保證再次數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕凰龈聢?zhí)行任務(wù)負(fù)責(zé)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)所處的階段更新數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述工藝參數(shù)的檢測點(diǎn)及其數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征是，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集裝置包括：酸度采集器、溫度檢測器、電壓檢測器、電流檢測器、特定化學(xué)制劑檢測器、比重儀器、硫酸測定設(shè)備、封閉液濃度測定器；

在基礎(chǔ)參數(shù)管理模塊中，所述參數(shù)包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)次數(shù)、預(yù)測的精度、動(dòng)量項(xiàng)因子，PSO算法中的慣性權(quán)重、局部及最優(yōu)值影響因子。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，所述輔助信息包括產(chǎn)品合格率、產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)日期；

PSO群智能參數(shù)優(yōu)化模塊中，所述生產(chǎn)預(yù)測及智能優(yōu)化都以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口處作為尋優(yōu)粒子輸入端。