專利名稱：一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠輪胎制造領(lǐng)域的在線質(zhì)量監(jiān)控方法，特別涉及一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國民生產(chǎn)總值的不斷提高，橡膠行業(yè)有著突飛猛進的發(fā)展，加上中國汽車行業(yè)的不斷發(fā) 展，對橡膠行業(yè)更起到了巨大的推動作用。不論是在生產(chǎn)還是生活領(lǐng)域，越來越多的使用到橡膠制品。隨著新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，均對橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)提出了更新更高的要求。隨著大型工業(yè)過程的發(fā)展，人們對質(zhì)量控制過程的要求也越來越高，特別是對于時變系統(tǒng)。但是，直到現(xiàn)在，許多因素仍阻礙其發(fā)展測量技術(shù)的延遲性，劇烈的時變性等?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動的方法建立的“黑箱”模型可以很好的處理實際工業(yè)過程，所以這些方法被稱作統(tǒng)計過程控制。一些數(shù)據(jù)驅(qū)動方法被成功的運用于質(zhì)量控制系統(tǒng)，這也是統(tǒng)計過程控制的基本功能之一。例如，主成分分析，偏最小二乘和其他修改的算法被證實為工業(yè)領(lǐng)域建模和控制的有效工具，如在化學(xué)工程，生物細胞領(lǐng)域等。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下的缺點和不足現(xiàn)行的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法有一個很大的缺陷是不能實時的自動進行模型更新，特別是在時變過程，會嚴重的影響橡膠硬度的預(yù)測準(zhǔn)確性，使得橡膠硬度的測量存在誤差，降低了橡膠的質(zhì)量和壽命；傳統(tǒng)監(jiān)控算法的統(tǒng)計量(Q統(tǒng)計量)一旦建立則無法在線更新，即隨著工業(yè)過程的進行，原始模型對工業(yè)參數(shù)的解釋性會變得越來越差，因此其時變跟蹤能力逐漸削弱，對間歇過程等時變特性顯著地系統(tǒng)無法進行有效的在線監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法，本發(fā)明解決了橡膠時變間歇工業(yè)過程的質(zhì)量監(jiān)控難題，實現(xiàn)了對橡膠生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控，提高了橡膠的質(zhì)量和壽命，降低了橡膠硬度的測量誤差，詳見下文描述—種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法，所述方法包括以下步驟(I)首先采集終煉膠質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)樣本，建立數(shù)據(jù)庫，其中，數(shù)據(jù)樣本包括流變參數(shù)X和橡膠硬度值Y，且規(guī)定流變參數(shù)對應(yīng)自變量X= Ix1, x2，...，XmI，橡膠硬度值對應(yīng)因變量Y = {yi，y2，. . .，ym}，m為建模所需樣本數(shù)，Xi和Ji分別對應(yīng)流變參數(shù)和橡膠硬度值，i = 1,2, . . . , m ;隨機選擇任意組數(shù)據(jù)構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；(2)根據(jù)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建硬度在線預(yù)測模型，并且根據(jù)所述流變參數(shù)X計算報警限Qah、警告限Qal和選擇限Qas，且滿足條件Qas < Qal < Qah ；(3)將當(dāng)前車次混煉過程結(jié)束后質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)采集到的終煉膠質(zhì)量指標(biāo)中的流變參數(shù)與所述硬度在線預(yù)測模型自動連接，將流變參數(shù)新樣本Xmw輸入所述硬度在線預(yù)測模型中，自動輸出橡膠硬度值yMW ；(4)計算所述流變參數(shù)新樣本Xnrat的Q統(tǒng)計量值，記為Qnrat，判斷是否滿足Qmw >Qah，如果是，執(zhí)行步驟(5);如果否，執(zhí)行步驟(6)；(5)所述質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生警報，操作工人查看生產(chǎn)線的工況，然后進行相應(yīng)的工藝調(diào)整，使當(dāng)前工況恢復(fù)到正常狀況，執(zhí)行步驟(3)；(6)判斷是否滿足Qas ( Qnew ( Qal,如果是，執(zhí)行步驟(7);如果否，執(zhí)行步驟⑶；(7)則所述流變參數(shù)新樣本Xnejw被選中，記為支持樣本,當(dāng)所述支持樣本的數(shù)量達 到預(yù)設(shè)值時，替換原始的訓(xùn)練集，對所述硬度在線預(yù)測模型進行更新，執(zhí)行步驟(9)；(8)則所述流變參數(shù)新樣本Xnrat為不良樣本，舍去所述不良樣本，執(zhí)行步驟(9)；(9)自動檢測是否有下一車次的流變參數(shù)新樣本輸入，如果是，執(zhí)行步驟(2);如果否，執(zhí)行步驟(10)；(10)流程結(jié)束。步驟⑵中的所述根據(jù)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建硬度在線預(yù)測模型，并且根據(jù)所述流變參數(shù)X計算報警限Qah、警告限Qal和選擇限Qas具體為I)通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建所述硬度在線預(yù)測模型；高斯過程的輸入為隨機數(shù)據(jù)集{Y (X) I X G X},其中X = (X1, x2,. . . , xn)為n維輸入樣本矩陣，則自變量的均值函數(shù)和方差函數(shù)分別為
權(quán)利要求
1.一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)首先采集終煉膠質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)樣本，建立數(shù)據(jù)庫，其中，數(shù)據(jù)樣本包括流變參數(shù)X和橡膠硬度值Y，且規(guī)定流變參數(shù)對應(yīng)自變量X= Ix1, X2, ...，XmI，橡膠硬度值對應(yīng)因變量Y= Iy1, y2, ... , ym}, m為建模所需樣本數(shù)，Xi和Ji分別對應(yīng)流變參數(shù)和橡膠硬度值，i =1，2，...，m ;隨機選擇任意組數(shù)據(jù)構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集； (2)根據(jù)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建硬度在線預(yù)測模型，并且根據(jù)所述流變參數(shù)X計算報警限Q ah、警告限Qal和選擇限Qa s，且丨兩足條件Qas〈 Qal〈 Qah ； (3)將當(dāng)前車次混煉過程結(jié)束后質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)采集到的終煉膠質(zhì)量指標(biāo)中的流變參數(shù)與所述硬度在線預(yù)測模型自動連接，將流變參數(shù)新樣本Xnrat輸入所述硬度在線預(yù)測模型中，自動輸出橡膠硬度值yMW; (4)計算所述流變參數(shù)新樣本Xnew的Q統(tǒng)計量值，記為Qn ，判斷是否滿足Qmw> Qah，如果是，執(zhí)行步驟(5);如果否，執(zhí)行步驟(6)； (5)所述質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生警報，操作工人查看生產(chǎn)線的工況，然后進行相應(yīng)的工藝調(diào)整，使當(dāng)前工況恢復(fù)到正常狀況，執(zhí)行步驟(3)； (6)判斷是否滿足Qas彡Qmw彡Qal，如果是，執(zhí)行步驟(7);如果否，執(zhí)行步驟⑶； (7)則所述流變參數(shù)新樣本Xnrat被選中，記為支持樣本，當(dāng)所述支持樣本的數(shù)量達到預(yù)設(shè)值時，替換原始的訓(xùn)練集，對所述硬度在線預(yù)測模型進行更新，執(zhí)行步驟(9)； (8)則所述流變參數(shù)新樣本Xnrat為不良樣本，舍去所述不良樣本，執(zhí)行步驟(9)； (9)自動檢測是否有下一車次的流變參數(shù)新樣本輸入，如果是，執(zhí)行步驟(2);如果否，執(zhí)行步驟(10)； (10)流程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法，其特征在于，步驟(2)中的所述根據(jù)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建硬度在線預(yù)測模型，并且根據(jù)所述流變參數(shù)X計算報警限Qah、警告限Qal和選擇限Qas具體為 1)通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建所述硬度在線預(yù)測模型； 高斯過程的輸入為隨機數(shù)據(jù)集{Y (X) I X e X}，其中X = (X1, x2,. . .，xn)為n維輸入樣本矩陣，則自變量的均值函數(shù)和方差函數(shù)分別為 m(x) = E [Y(x)] =0(I)C (x, xT) = E [ (Y (X) -m (X)) (Y (xT) _m (xT)) ](2) 由此得到高斯的典型形式Y(jié)(x) GP(m(X)，C(x，Xt))； 對于測試樣本而言，均值函數(shù)和方差函數(shù)由訓(xùn)練樣本的相關(guān)函數(shù)和測試樣本的輸入表示為 t(X) = kTK_1y(3)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橡膠硬度的在線自動質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測模型更新的方法，根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建硬度在線預(yù)測模型，并且計算報警限、警告限和選擇限；將流變參數(shù)新樣本輸入硬度在線預(yù)測模型中，自動輸出橡膠硬度值；根據(jù)流變參數(shù)新樣本Xnew的Q統(tǒng)計量值與報警限、警告限和選擇限的關(guān)系，確定是否對硬度在線預(yù)測模型進行更新或質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生警報，操作工人查看生產(chǎn)線的工況，然后進行相應(yīng)的工藝調(diào)整，使當(dāng)前工況恢復(fù)到正常狀況。本發(fā)明通過不斷的對模型進行更新，從而得到精確的橡膠硬度值，提高了橡膠的質(zhì)量，并且可以得到較高的精度，減少了安全隱患；隨著樣本數(shù)目的減少減少計算機存儲量，顯著提高計算速度。
文檔編號G05B19/418GK102621953SQ20121007437
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者宋凱, 陳筍 申請人:天津大學(xué)