Таким образом, налицо недостатки, возникающие при использовании регрессионных моделей:

1) получаемые данные с использованием регрессионных моделей имеют узкую применимость и перекрывают далеко не всю область режимов обработки льнотресты;

2) полученные регрессионные модели в основном имеют первый степенной порядок, а, следовательно, они в определенной мере линеаризуют имеющиеся экспериментальные данные. Полученные модели имеют некоторую погрешность в своих вычислениях, обусловленную линеаризацией исходных экспериментальных данных, таким образом, погрешность лишь будет увеличиваться при распространении результатов на другие области;

3) нет четких и удовлетворяющих всем требованиям зависимостей режимов обработки льнотресты от ее свойств.

В таких условиях применение классического аппарата нейронных сетей будет затруднительно и даст значительную погрешность при расчетах и последующей практической работе. В этой ситуации необходимо использование теории нечетких множеств [49]. Математическая теория нечетких множеств позволяет описывать нечеткие данные. Нечеткое управление оказывается особенно эффективным, когда слишком сложно решить задачу при помощи классического подхода и когда имеющиеся исходные данные носят качественный характер. Нечеткое управление более приближено к человеческому восприятию различных ситуаций. В теории нечетких множеств вводится понятие меры принадлежности, то есть качественной оценки «больше», «меньше». Наличие математических средств отражения нечеткости исходной информации позволяет получить модель адекватную реальности. Для построения НС на основе нечетких множеств будут использоваться только экспериментальные данные.

Рассмотрим подробно разработку структуры нейронной сети [50]. За основу возьмем гибридную нейронную сеть (рис. 2.13), использующую алгоритм Сугэно (Sugeno) 1-го порядка, т.е. правила описываются линейными зависимостями [49, 50].

Рис. 2.13 Структура гибридной нейронной сети

Как видно из рисунка, гибридная нейронная сеть состоит из 5-ти слоев. Каждый слой решает конкретную задачу. В начале, по значениям влажности и прочности определяется соответствие одной из девяти групп диапазонов параметров. После этого в соответствии с логическими правилами определяется соответствующий диапазон режимов обработки. В итоге с помощью НС происходит вычисление конкретных значений режимов обработки (частоты вращения трепальных барабанов и скорости движения зажимного транспортера).

В результате с помощью нейронной сети была получена графическая интерпретация зависимости количества воздействий и частоты вращения трепальных барабанов от возмущающего фактора-влажности (рис. 2.14).

а)

б)

Рис. 2.14. Зависимости а) - количества воздействий, б) - частоты вращения трепальных барабанов от влажности и прочности льнотресты

Видно, что наиболее интенсивный режим обработки следует применять для тресты с повышенной влажностью. Для ослабленной тресты необходим щадящий режим обработки, что хорошо согласуется с проведенными рядом авторов исследованиями. В сети реализуется плавное изменение частоты вращения трепальных барабанов, что в технологическом отношении значительно совершеннее ступенчатого регулирования, применяющегося в практической работе льнозаводов. На предприятиях настройка частоты вращения и скорости движения зажимного транспортера происходит один раз в день перед началом работы, что ведет к неоптимальным условиям обработки большого количества сырья. Создание системы оптимизации режимов обработки в зависимости от свойств сырья с возможностью плавного изменения режимов обработки позволит значительно увеличить выход длинного волокна при сохранении его свойств.

переработка лен спектрометрия автоматический

Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта при анализе работ было выявлено, что одним из важных параметров, влияющих на физико-механические характеристики льнотресты и ее производных, а, следовательно, на количественные и качественные характеристики выхода длинного волокна является влажность тресты. А принятый в существующей технологии переработки льнотресты способ обработки без учета влажности сырья приводит к значительным потерям волокна. Также, было установлено, что для оптимизации количественно-качественных характеристик выхода длинного волокна необходима адаптация режимов обработки льнотресты, а это возможно при создании автоматической системы управления количеством воздействий, оказываемых трепальными барабанами в ходе переработки льнотресты в зависимости от ее влажности.

В ходе проведения экспериментов была подтверждена возможность измерения влажности методом инфракрасной спектрометрии, и доказано, что этот метод является наиболее перспективным для создания системы контроля влажности льнотресты. Был выбран спектральный диапазон из ближней инфракрасной области, и было экспериментально установлено, что интегральная интенсивность в области 5200 см^-1 зависит от влажности льнотресты. Таким образом, с помощью данного метода можно с высокой точностью определять содержание влаги в материале. Реализация системы оптимизации технологического режима в зависимости от влажности льнотресты возможна при применении нейронных сетей. Использование теории нечетких множеств при организации подобных систем управления делает возможным реализацию успешного решения поставленной задачи и обеспечивает необходимую точность управления.

Библиографический список

1. Дворников В.М. Первичная обработка льна: учебник для проф.-техн. учебных заведений/ В.М. Дворников, М.А. Мовнин. - М.: Легкая индустрия, 1976.

2. Пашин Е.Л. Влияние технологических свойств на отделяемость льняного волокна/ Е.Л. Пашин // Технология текстильной промышленности. - 1998. - №4. С. 18.

3. Ипатов А.М. Научные основы повышения использования сырья на льнозаводах путем рациональной организации стеблевого слоя по переходам производства: Дис….докт. техн. наук/ А.М. Ипатов - Кострома, 1989.

4. Пашин Е.Л. Формирование выхода длинного волокна при обработке стеблей на мяльно-трепальном агрегате/ Е.Л. Пашин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 1999. - №3. - С. 24 - 27.

5. Дроздов Ю.В. Разработка автоматической системы контроля и управления положением слоя стеблей при получении трёпаного льна: Дисс. … к.т.н./ Дроздов Юрий Владимирович; Костромской Государственный Технологический Университет - Кострома, 2003.

6. Круглий И.И. Зависимость выхода волокна от отдельных свойств льняной тресты и условий ее переработки/ И.И. Круглий, Е.Л. Пашин, А.Б. Лапшин // Аграрная наука. - 2001. - №7. - С. 17 - 19.

7. Благовещенский В.П. Влияние влажности материала на обескостривание и выход длинного волокна/ В.П. Благовещенский // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 1961. - №4. - С. 18-19.

8. Благовещенский В.П. Технологические значения влажности льняной тресты: Дис….канд. техн. наук./ В.П. Благовещенский; Костром. гос. технолог. ун-т. - Кострома, 1961. - 122 с.

9. Сорокин Н.К. Обработка тресты повышенной влажности/ Т.К. Лихачева, Н.К. Сорокин // Льняное дело. - 1997. - №3. - С. 31-33.

10. Благовещенский В.П. К вопросу о влиянии влажности льняной тресты на организацию ее переработки/ В.П. Благовещенский // Изв. вузов. Технол. текст. пром-ти. -1960. - №6.-С. 17-19.

11. Суслов Н.Н. Исследование процесса трепания льна: Дис….докт. техн. наук. / Суслов Н.Н.; Костром. гос. технолог. ун-т. - Кострома, 1961 г.

12. Ипатов А.М. Теоретические основы механической обработки стеблей лубяных культур: учеб. пособие для вузов/ А.М. Ипатов, - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 144 с.

13. Петров С.С. Управление режимом работы мяльно-трепального агрегата по показателю отделяемости льнотресты. Дисс. … к.т.н./С.С. Петров, Костром. гос. технолог. ун-т. - Кострома, 2007.

14. Первичная обработка льняных волокон. Учебник для студентов ВУЗов текстильной промышленности/ В.В. Марков, Н.Н. Суслов, В.Г. Трифонов, А.М. Ипатов - М.: Легкая индустрия, 1974. - 416 с.

15. Дроздов В.Г. Автоматический контроль влажности в процессах получения льноволокна: Учебное пособие / Дроздов В.Г., Маина Е.В. - Кострома: КГТУ, 2003. - 28 с.

16. Потарин А.А. Оптимизация процесса конвективного способа сушки стеблевого слоя льняной тресты, - Дисс. … к.т.н./ А.А. Потарин, Костром. гос. технолог. ун-т. - Кострома, 1990.

17. Марков В.В. Первичная обработка льна и других лубяных культур: Учебник для сред. Спец. Учеб. Заведений./ В.В. Марков - М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1981.-376 с.

18. Иванов А.Н. Физико-химические основы приготовления льнотресты, - Дис… докт. техн. наук./А.Н. Иванов, Костром. гос. технолог. ун-т. - Кострома, 1989.

19. Благовещенский В.П. Обработка льняной тресты в колхозах/ В.П. Благовещенский, Г.К. Кузнецов, Д.Н. Панов - Кострома.: Типография им. М. Горького, 1959. - 96 с.

20. Фальковский И.М. Сушка и увлажнение лубоволокнистых материалов/ И.М. Фальковский - М.: Гизлегпром, 1954. - 410 с.

21. Суметов В.А. Сушка и увлажнение лубоволокнистых материалов/В.А. Суметов - М.: Легкая индустрия, 1980. -336 с.

22. Волков В.В. Исследование технологического значения влажности стеблей льна в процессе лубовыделения, - Дисс…канд. техн. наук./В.В. Волков, КТИ - Костр.:, 1970.

23. Хохлов Н.А. Сравнительные исследования различных механизированных способов получения длинного и короткого луба и выявление технико-экономических показателей этих способов на основных сортах льна долгунца/ Н.А. Хохлов, - Отчет ЦНИИЛВ. - 1933.

24. Хохлов Н.А. Опыты получения длинного луба с помощью трепальных и мяльных машин/ Н.А. Хохлов, - Отчет ЦНИИЛВ. - 1931.

25. Ляднов Л.Г. К вопросу о жесткости стеблей льняной соломы./Л.Г. Ляднов // Сб. Научно-исследовательские труды. - Выпуск 13.-КТИ. - с 3-7.

26. Ипатов А.М. Влияние влажности льняного луба на его механические свойства/ А.М. Ипатов // Изв. вузов. Технол. текст. пром-сти. - 1965. - №1. - с. 13-17.

27. Суслов Н.Н. К вопросу о связи между процентом выхода волокна с машины, числом воздействий и скоростью движения бильной планки при трепании льна/ Н.Н. Суслов // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 1963. - №1.-С. 13-17.

28. Благовещенский В.П. Влияние влажности тресты при ее обработке на качество длинного волокна/В.П. Благовещенский // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 1963. - №1. - С. 49 - 52.

29. Пашин Е.Л. Зависимость выхода длинного волокна и его закостренности от степени вылежки льнотресты/Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 1994. - №1. - С. 17 - 19.

30. Сечкин А.Н. Неравномерность и рациональный режим сушки паренцовой конопляной тресты/ А.Н. Сечкин // Изв. вузов. Технол. текст. пром-ти. - 1960. - №6. - С. 131-138.

31. Суметов В.А. Сушка и увлажнение лубоволокнистых материалов: учебник для вузов/ В.А. Суметов - М.: Легкая индустрия - 1980.

32. Щечкин В.В. Оптимизация скоростных режимов трепальных машин/ В.В. Щечкин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 1983. - №3. - С. 27 - 28.

33. Дьячков В.А. Проектирование машин для первичной обработки лубяных волокон. (учебное пособие). - 2-е изд., перераб. и доп./ В.А. Дьячков - Кострома: Изд-во Костром. гос. технол. ун-та - 2006.

34. Дьячков В.А. Проектирование трепальных машин/ В.А. Дьячков - Кострома - 2000. - 108 С.

35. ГОСТ 10330-76 Лен трепаный. Технические условия - М: Издательство стандартов, 1976.

36. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия/ М.А. Ельяшевич - М., 1962.

37. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров./И.И. Собельман - М., 1964.

38. Сайт ФизЛабПрибор [электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.fizlabpribor.ru/a_d_pribor/spectrofotometr.php

39. Популярные НаноТехнологии. Введение в ИК-Фурье спектроскопию [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://popnano.ru/science

40. Катков А.А. Управление режимом работы мяльно-трепального агрегата в зависимости от влажности льнотресты: Дисс….канд. техн. наук /Алексей Александрович Катков // Костромской гос. технол. ун-т. - Кострома, 2008. - 168 С.

41. [электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.chemistry.adelaide.edu.au/external/soc-rel/content/nir.htm

42. [электронный ресурс].-Режим доступа:

http://www.foss-nirsystems.com/pharmaceuticals.html

43. Петров С.С. Оптимизация режимов технологического процесса первичной обработки льнотресты за счет применения комплекса автоматического контроля технологических параметров льнотресты/ Петров С.С., Дроздов В.Г. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - №4.-с. 18-21.

44. ООО «Брукер» [электронный ресурс]. - Режим доступа: www.bruker.ru

45. Bruker Corporation [электронный ресурс]. - Режим доступа: www.brukeroptics.com

46. [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.medbusiness.ru/173.php

47. [электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://ru.science.wikia.com/wiki/Спектр

48. Научно - технический центр ЭлектроМеханика. Спектрофотометры двухлучевые сканирующие СФ-256 БИК и СФ-256 УВИ. [электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.ntce.ru/sf_256

49. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. - СПб.: Питер, 2003.

50. Зайцев И.В. Нейронные сети, основные модели: Учебное пособие. - Воронеж: Воронежский гос. ун-т, 2002.

Размещено на Allbest.ru