【摘 要】
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随着全球环境恶化和能源匮乏问题的日益凸显,低碳高效的发展模式逐渐成为各国可持续发展研究的热点问题。本文从制造车间生产线层面出发,以减少机器空载运行能耗为目标,在不影响生产线产量的前提下,充分发挥机器间缓存区的作用,提出了一种基于机器智能启、停的自适应模糊控制的节能策略。首先,对离散制造生产线中的基本制造单元机器和缓存区的基本属性参数进行了分析。介绍了机器的运行状态模型、可靠性模型和能耗模型的搭建方
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随着全球环境恶化和能源匮乏问题的日益凸显,低碳高效的发展模式逐渐成为各国可持续发展研究的热点问题。本文从制造车间生产线层面出发,以减少机器空载运行能耗为目标,在不影响生产线产量的前提下,充分发挥机器间缓存区的作用,提出了一种基于机器智能启、停的自适应模糊控制的节能策略。首先,对离散制造生产线中的基本制造单元机器和缓存区的基本属性参数进行了分析。介绍了机器的运行状态模型、可靠性模型和能耗模型的搭建方法,重点分析了造成机器空载待机运行的原因,为生产线节能模型的建立提供理论基础。利用模糊控制理论在处理生产线机器运行状态和能耗状态的数学模型难以获取的问题时的独特优势,将其运用到节能控制系统中。在串行生产线上,以机器上、下游缓存区储存量为输入,机器停机节能时间为输出,实际停机时间与理想停机时间的偏差值作为系统反馈,为机器配置自适应模糊节能控制器,在满足缓存区安全库存量的要求下,在线校正控制器的输出值,以提高节能控制效果。在Simio仿真软件上搭建生产线模型,验证生产线在单机被控和多机被控的情况下节能控制器的效果。结果显示机器空载待机运行状况明显改善,在单机器节能控制的生产线上该机器空载运行能耗降低了 31.82%,多机器节能控制生产线的空载运行总能耗降低了 22.84%,节能效果优秀。然后,指出经典模糊控制器的缺陷,引入遗传算法,以最大停机节能时长为目标函数,对决定自适应模糊节能控制器隶属函数形状的参数寻优,进一步提高节能控制效果。以并行生产线为例,为机器配置改进型自适应模糊节能控制器。仿真模型运行结果显示,改进型自适应模糊节能控制器较自适应模糊节能控制器节能效果更佳,在单机器节能控制生产线上该机器空载运行能耗降低了 38.27%,多机器节能控制生产线机器的空载运行总能耗降低了 24.95%,节能效果显著。最后,提出了搭建节能管理平台原型系统的构想,介绍了平台的框架结构及运转机理,并列举出了支持平台搭建的硬件和软件的要求。结合其监控点信息和生产设备能耗的功能模块界面,说明了开启自适应模糊节能控制的方法。
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