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      基于注塑機螺桿位置與壓力曲線的注射成型過程監(jiān)測方法

      2022-03-18 08:34:32刁思勉喬海玉汪汝健周華民
      模具工業(yè) 2022年2期
      關鍵詞:原始數(shù)據(jù)降維螺桿

      0 引 言

      注射成型是塑料熔體在溫度、壓力作用下材料狀態(tài)發(fā)生復雜變化的過程,成型過程與制品質(zhì)量存在非線性、強耦合和時變性的關系,導致制品成型質(zhì)量較預測困難

      。隨著傳感技術與計算機嵌入系統(tǒng)的發(fā)展,注塑機或模具內(nèi)的傳感器在成型過程中記錄了大量的過程曲線數(shù)據(jù),包括螺桿位置、速度、溫度和壓力等,這些數(shù)據(jù)蘊含了注射成型過程質(zhì)量信息

      。由于曲線數(shù)據(jù)維度高,難以直接通過這些曲線數(shù)據(jù)獲取足夠的注射成型過程信息。近年來,人工智能方法促進了數(shù)據(jù)降維以及模式識別的發(fā)展,使從高維度數(shù)據(jù)建立成型過程質(zhì)量關系成為可能。

      以前注射成型過程監(jiān)控主要采用主成分分析法(principal component analysis,PCA),在假定變量獨立分布且服從正態(tài)分布條件下,將多個變量通過線性變換得到重要變量,去除原始數(shù)據(jù)的冗余信息

      。主成分分析法僅適用于連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)過程的二維數(shù)據(jù),而塑料熔體注射成型是典型間歇性生產(chǎn)過程,一般采用多向主成分分析法將曲線變量、時間和批次構成的三維結(jié)構展開為二維結(jié)構

      。如YI X H等

      通過多向主成分分析法分析了保壓、注射2個階段的螺桿位置和壓力曲線,并開發(fā)塑料熔體注射成型的過程檢測系統(tǒng)。但是主成分分析法和多向主成分分析法本質(zhì)上都是一種線性變換,它們要求變量之間相互獨立且服從正態(tài)分布的假設與塑料熔體注射成型過程非線性、強耦合的實際情況不相符。YUN Z等

      將統(tǒng)計分析法(statistic pattern,SP)引入注射成型過程監(jiān)控,通過提取曲線數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量,將數(shù)據(jù)從930維降至26維后再使用主成分分析法建立監(jiān)控模型,解決了上述問題,但由于統(tǒng)計分析法僅考慮變量之間的整體統(tǒng)計因子,沒有考慮實際變量參數(shù)之間的聯(lián)系,丟失了較多的數(shù)據(jù)信息。

      現(xiàn)分別使用主成分分析法和3種非線性法,即統(tǒng)計分析法、拉普拉斯映射(laplace eigenmaps,LE)法、擴散系數(shù)圖(diffusion maps,DM)法對塑料熔體注射成型過程進行數(shù)據(jù)降維和特征提取,然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡模型建立特征數(shù)據(jù)與制品成型質(zhì)量之間的關系模型,研究塑料熔體注射成型過程的監(jiān)控技術。

      1 注塑機曲線的降維與監(jiān)測模型

      注塑機曲線的降維與監(jiān)測模型如圖1所示,首先通過注塑機獲得螺桿的壓力和位置曲線的原始數(shù)據(jù),進行預處理后分別采用4種方法降維后輸入神經(jīng)網(wǎng)絡,完成塑料原料監(jiān)測、模具溫度監(jiān)測和成型制品質(zhì)量預測的功能。

      主持人:近日,習近平總書記、李克強總理、多部委負責人頻頻為民營企業(yè)發(fā)聲,支持民營經(jīng)濟發(fā)展,一系列針對性舉措密集出臺,這釋放了什么信號?在我國經(jīng)濟步入高質(zhì)量發(fā)展軌道的背景下,民營企業(yè)面臨著哪些困難和挑戰(zhàn)?

      1.1 數(shù)據(jù)采集與預處理

      注射成型過程的主要控制變量包括熔體溫度、注射位置、注射速度和注射壓力等,因此理論上需要采集熔體的溫度曲線、螺桿的位置、速度和壓力曲線??紤]注塑機的溫度傳感器安裝在料筒外壁,塑料熔體熱導率低導致測量溫度數(shù)據(jù)滯后性較大,溫度曲線不是一種實時監(jiān)測曲線。同時塑料熔體的溫度、壓力和體積必須滿足PVT方程,因此溫度曲線的信息可以通過螺桿的位置(體積)和壓力曲線間接反映,此外螺桿的速度是其位置的一階導數(shù),注塑機監(jiān)測曲線選擇螺桿位置和壓力曲線。

      為了避免監(jiān)測變量曲線范圍差異對后續(xù)分析的影響,需要對數(shù)據(jù)進行歸一化預處理。數(shù)據(jù)歸一化是數(shù)據(jù)建模前重要的數(shù)據(jù)處理步驟,包括樣本尺度歸一化、逐樣本的均值相減和特征標準化3種。逐樣本的均值相減主要應用于穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)集中,即數(shù)據(jù)每個維度間的統(tǒng)計性質(zhì)是一樣的情況,而注射成型過程中螺桿位置和壓力在不同時刻信息不同,此方法不適用。特征標準化是指對數(shù)據(jù)的每一維進行均值化和方差相等化,常用的數(shù)據(jù)標準化方法有:Z標準化、最大值-最小值標準化、Log函數(shù)標準化等。根據(jù)數(shù)據(jù)特征,采用Z標準化方法,基于統(tǒng)計理論的偏差標準化,使經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)符合標準正態(tài)分布,即均值為0,標準差為1,處理步驟如下。

      (1)中心化處理,即去均值,消除自身變異、數(shù)值大小帶來的影響,即

      式中:

      ——原始螺桿位置或壓力;

      ——相應中心化處理后的數(shù)據(jù);

      ——曲線采樣點數(shù);

      ——采樣數(shù)值均值。

      (2)無量綱化處理,即

      式中:

      ——無量綱化處理后的數(shù)據(jù);

      ——采樣數(shù)值均方根誤差。

      通過旅行,我學到了很多地理和歷史知識。為了與人交流,我學會了英語、西班牙語和越南語。在越南待了7年之后,可以說我對這個國家的了解要甚于我對自己的了解。

      1.2 數(shù)據(jù)降維方法

      質(zhì)量預測模型最后輸出一個具體的數(shù)字,而不是類別,即如果故障監(jiān)測是一個離散的輸出,質(zhì)量預測就是一個連續(xù)輸出。模型的設計層數(shù)確定、隱藏神經(jīng)單元與故障監(jiān)測一致,與故障監(jiān)測最后的Softmax分類器不同,質(zhì)量預測采用的是擬合器。

      (1)主成分分析法。主成分分析法是將高維度數(shù)據(jù)空間通過線性變換投影到低維度主成分空間,選出較少個數(shù)的重要變量的多元統(tǒng)計分析方法

      。它去除了原始數(shù)據(jù)中的冗余信息,是有效的數(shù)據(jù)壓縮和信息提取的方法。主成分分析法適用于二維數(shù)據(jù)矩陣

      (

      ×

      ),其中

      是數(shù)據(jù)樣本的個數(shù),

      是數(shù)據(jù)維度,得到得分向量、負載向量、特征值,即

      經(jīng) FPD檢測器檢測,發(fā)現(xiàn)樣品圖譜中分別含有出峰時間相互對應的 3個峰,通過與有機磷類農(nóng)藥標樣檢測圖譜的出峰時間進行比對,確定檢出的農(nóng)藥組分分別為敵敵畏、氧化樂果、甲基對硫磷。經(jīng)ECD檢測器檢測,發(fā)現(xiàn)樣品圖譜中含有出峰時間相對應的 4個峰,通過與有機氯類農(nóng)藥標樣檢測圖譜的出峰時間進行比對,確定檢出的農(nóng)藥組分分別是乙烯菌核利、聯(lián)苯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯。

      (2)次生地質(zhì)災害嚴重,道路、電力、通訊全面受阻,救援生命線修復艱難。云南地震帶與河谷疊合,地震區(qū)多為高山峽谷區(qū),地震常造成巨型次生地質(zhì)災害,道路打通極為困難。余震、降雨又會誘發(fā)新的地質(zhì)災害,造成交通再次阻斷,傷員轉(zhuǎn)運困難,滯留在重災區(qū)轉(zhuǎn)運不出去。生活物資因地震被毀,而救援物資又難以進入災區(qū),造成交通大堵塞,大量救災物資停留在重災區(qū)10 km左右,而災區(qū)物資又十分缺乏,且救援的核心之一醫(yī)護人員難以第一時間到達災區(qū)。

      式中:

      得分向量;

      ——負載向量。

      此外,南充市旅游景點交通通達性呈現(xiàn)一定的規(guī)律特征:城市景區(qū)通達性優(yōu)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)景區(qū)通達性,平地景區(qū)通達性普遍優(yōu)于山丘景區(qū)通達性,5A景區(qū)通達性明顯優(yōu)于4A及其以下等級景區(qū)通達性,原有景區(qū)通達性優(yōu)于新建景區(qū)通達性。區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平以及景點的知名度對旅游景點的整體交通網(wǎng)絡可達性指數(shù)影響較大。

      也因為漂亮,女人無法辜負這般人才。于是,她的所想所慮全都集中在了維持這份漂亮的穿著打扮上面。這么一來,小時候的書是很難讀得好的,稍大一點又容易情竇早開,墜入男女的情感糾葛之中。而正是早戀早婚,其實還毫無社會與人生的經(jīng)驗,往往導致婚后不幸,命運多蹇。

      式中:

      ——熱核的寬度,其取值與鄰域

      相適應。

      (2)統(tǒng)計分析法。統(tǒng)計分析法是一種利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息完成對數(shù)據(jù)降維再現(xiàn)的一種信息處理、壓縮和提取方法

      。統(tǒng)計變量包括一階統(tǒng)計量(平均值

      )、二階統(tǒng)計量(方差

      )、三階統(tǒng)計量(偏度

      )、四階統(tǒng)計量(峰度

      )等,定義如下:

      (3)拉普拉斯映射法。拉普拉斯映射法算法尋找一個低維度數(shù)據(jù)來保留流形數(shù)據(jù)的局部性質(zhì)

      。通過相鄰2點之間的距離實現(xiàn)數(shù)據(jù)的低維度再現(xiàn),通過權重的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)點之間的距離和

      個近鄰被最小化,即離得越近的點對于代價函數(shù)影響越大。使用稀疏光譜理論,將代價函數(shù)定義為特征問題,算法分為以下幾步。

      1)構建鄰接圖

      ,可采用近鄰

      法或

      近鄰法,即采用

      近鄰法。

      2)定義近鄰權矩陣

      ,可采用熱核方式或簡單連接方式,現(xiàn)采用熱核方式,即若

      x

      x

      相鄰,那么

      我國古代的藏書機構在不同時期,分別被稱為“府”“觀”“臺”“閣”“殿”“院”“堂”“齋”“樓”等。我國有文字記載的最早的藏書機構是“盟府”和“藏室”。據(jù)《左傳·襄公十一年》記載:“國之典也,藏在盟府?!笔侵笘|周時期各諸侯國建立盟府,用以掌管、儲存盟約文書和典籍等?!妒酚洝だ献禹n非列傳》記載,老子“周守藏室之史也”。老子曾擔任管理“藏室”的官吏。由此證明,“盟府”和“藏室”是中國歷史古代文字記載的最早的藏書機構。

      2)計算數(shù)據(jù)圖,權重的連接使用高斯核函數(shù)。

      的最小

      +1個特征值對應的特征向量

      ,

      ,…,

      μ

      構成了低維嵌入結(jié)果

      =[

      ,…

      μ

      ]

      。該方法將降維和特征提取問題轉(zhuǎn)化為對矩陣特征值和特征向量的求解,過程簡單,無需迭代,因此計算量和計算時間減少。

      (4)擴散系數(shù)圖法。擴散系數(shù)圖法同拉普拉斯映射法一樣屬于非線性降維方法,都是通過找到其隱藏的低維度空間數(shù)據(jù)結(jié)構,達到降維的目的。不同于拉普拉斯映射法基于鄰近圖的稀疏光譜分析,擴散系數(shù)圖法是在保留局部性質(zhì)的條件下基于分散距離的全光譜分析的降維方法

      。擴散系數(shù)圖法特征降維步驟如下。

      1)進行下式的數(shù)據(jù)規(guī)范化,保證數(shù)據(jù)落在(0,1)。

      朱俊玲《中國戲曲學院京劇經(jīng)典劇目的傳承與創(chuàng)新研究初探》[10]一文對中國戲曲學院對京劇經(jīng)典劇目的傳承與創(chuàng)新進行了簡單總結(jié):(1)基本保持原型,改動甚微的經(jīng)典劇目;(2)融入新時代特色,改動較大的傳統(tǒng)劇目;(3)貼近現(xiàn)代生活,完全新創(chuàng)的劇目。以上三類也是目前京劇劇目的創(chuàng)作現(xiàn)狀。對于經(jīng)典劇目與新創(chuàng)劇目,筆者就徐州民眾對于京劇現(xiàn)代劇與傳統(tǒng)劇的喜好進行了調(diào)查,有效問卷198份。其中有149位民眾選擇傳統(tǒng)京劇,可見人們更偏愛經(jīng)典故事。

      3)構建拉普拉斯特征矩陣

      =

      -

      ,最小化特征映射誤差,相當于計算下式中的最小特征向量。

      式中:

      ——高斯方差。

      3)計算矩陣

      的行向量之和

      。

      定義了前向轉(zhuǎn)移概率矩陣的Markov矩陣,表示在數(shù)據(jù)集中的一個數(shù)據(jù)點經(jīng)一次轉(zhuǎn)移至另一個數(shù)據(jù)點的過程。

      式中:

      P

      ——前向

      次迭代的矩陣,可以通過其行向量之和定義擴散距離。

      式中:

      (

      x

      x

      )——擴散距離;

      (

      x

      )

      ——表示將更多的權重歸因于高密度圖的部分。

      4)使用譜理論得到保留了擴散距離的低維度再現(xiàn)數(shù)據(jù)

      。

      由于圖是全部鏈接的,最大特征值是平凡的,為1,被舍棄。再現(xiàn)數(shù)據(jù)

      分主特征向量,即

      ={

      ,

      ,...,

      λ

      v

      }。

      1.3 故障監(jiān)測與質(zhì)量預測模型

      可以通過不同降維方法提取數(shù)據(jù)特征以實現(xiàn)故障監(jiān)測和質(zhì)量預測,常用的有神經(jīng)網(wǎng)絡和支持向量機等。神經(jīng)網(wǎng)絡理論發(fā)展成熟

      ,支持向量機解決了神經(jīng)網(wǎng)絡存在的收斂速度慢、存在局部最小點等問題

      ,支持向量機在分類問題上具有優(yōu)勢,考慮存在分類和擬合兩大方面,故采用神經(jīng)網(wǎng)絡作為建模方法。

      律師稱楊偉東被警方帶走,并不能以此就認定其有罪。但他分析,消息爆出后阿里巴巴很快確認,并且應對有序,“當事人可能都不知道,但該知道的人或許早已知道,阿里內(nèi)部很可能已經(jīng)做了初步調(diào)查并掌握了一定的證據(jù)。而且楊偉東剛好在輪值結(jié)束后出事,要么是阿里真的非常幸運,要么是一切都在安排之中?!?/p>

      故障監(jiān)測的主要目的是實現(xiàn)對原材料和模具溫度的故障診斷,采用分類器進行監(jiān)測。神經(jīng)網(wǎng)絡層數(shù)越多,神經(jīng)元數(shù)量越多,則訓練精度越高,但是同時網(wǎng)絡的泛化能力下降。為了取得較好的結(jié)果,根據(jù)應用場景,輸入向量為降維后的數(shù)據(jù),在20維左右,輸出類型為3類。根據(jù)Kolmogorov定理,可采用三層神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構。根據(jù)試驗,發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元數(shù)量穩(wěn)定在10個左右,分類函數(shù)選用Softmax分類器。故障監(jiān)測的模型如圖2所示。

      注塑機螺桿的壓力和速度在每一模內(nèi)隨時間變化,數(shù)據(jù)在時間和批次展開后維度高,直接計算成本大。降維處理是在盡可能保留原始信息的情況下,通過找出高維度的數(shù)據(jù)中占重要因素的點或者發(fā)現(xiàn)變量之間隱藏的關系,用較低維度的數(shù)據(jù)再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)

      。相比原始數(shù)據(jù),降維后的數(shù)據(jù)不僅維數(shù)降低,而且更有可能反映原始數(shù)據(jù)不能體現(xiàn)的隱藏數(shù)據(jù)關系?,F(xiàn)重點分析1種線性和3種非線性方法對數(shù)據(jù)進行降維。

      2 試驗設計

      注射成型過程可以分為塑化、注射、保壓和冷卻4個階段,這4個階段決定了最終制品的成型質(zhì)量,由于塑化的結(jié)果可以在注射和保壓的過程控制曲線中體現(xiàn),可以減去塑化階段。模具溫度的分布和變化將影響熔體的流動阻力,因此冷卻階段的變化也可以體現(xiàn)在注射和保壓階段的控制曲線中。依據(jù)以上2點,試驗的采樣為注射和保壓階段的螺桿位移和壓力曲線。試驗采用900 kN伺服液壓注塑機,螺桿位移通過光柵尺測量,壓力采用液壓系統(tǒng)壓力,采樣周期為3 ms。塑料材料為聚丙烯PPHT03,試驗制品采用 68 mm×60 mm×41 mm的盒形件,平均壁厚為2 mm,以制品的成型質(zhì)量作為評價指標。

      在實際注射過程中,即使考慮工藝參數(shù)不變,制品的成型質(zhì)量也會由于環(huán)境或工況因素產(chǎn)生波動,設計了模具冷卻溫度和是否為回用料(制品經(jīng)過回收粉碎后獲得的原材料)作為工況變化的變量,并通過重復試驗減少非控制變量對成型制品質(zhì)量結(jié)果產(chǎn)生的影響,試驗條件如表1所示。

      故障監(jiān)測模型采用均方差MSE和百分誤差

      %進行評價。MSE越小,表明模型分類越好,0表示沒有誤差。

      %表明樣本被錯誤分類的比例,0表示分類完全正確,100表示全部錯誤。質(zhì)量預測模型采用MSE和回歸系數(shù)

      進行評價。

      表示測量輸出值和目標值之間的相關關系,

      值為1表明相關性較高,0表示隨機關系。

      3 結(jié)果與討論

      3.1 故障監(jiān)測結(jié)果與討論

      基于控制曲線判斷制品原材料、模具溫度是否屬于正常類別,達到故障監(jiān)測的目的。實際生產(chǎn)中,原材料雖然由加料處直接控制,但是原材料與回用料之間并沒有嚴格的區(qū)分,容易造成混料,這樣通過檢測制品的生產(chǎn)過程曲線來判斷原材料的種類以保證生產(chǎn)的正常進行很有必要。試驗中采用原材料為1,回用料為0進行分類,試驗結(jié)果如表2所示。

      由表2可以看出:盡管相比于原始數(shù)據(jù)訓練的均方差和百分誤差,降維后的數(shù)據(jù)在驗證集、測試集上都有較大的改善,LE和DM方法在測試集上百分誤差為0。DM在訓練、驗證、測試時百分誤差都為0,分類達到了100%正確。在神經(jīng)元數(shù)量上,統(tǒng)計分析僅用5個隱層神經(jīng)元,而原始數(shù)據(jù)卻要使用20個,結(jié)合輸入維度,統(tǒng)計分析18維,原始數(shù)據(jù)使用930維,僅輸入層和隱層之間的前向計算就是930×20(計算輸入值)+930(計算激活值),遠大于統(tǒng)計分析的220(即20×10+20),增加了計算量,由此可以看出特征提取可以簡化監(jiān)測模型。

      眾所周知,機構各構件轉(zhuǎn)角之間關系只取決于各構件相對長度。引入長度比例系數(shù)mb(稱為凸輪偏心率)、ma和mc:

      將模具溫度40、60、80 ℃分別記為1、2、3類,不同降維度方法對應的分類結(jié)果如表3所示。相比于SP方法,原始數(shù)據(jù)在訓練集、驗證集和測試集上都比它們具有更小的均方差MSE和百分誤差

      %,這可能是因為SP方法僅保留了原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征,并沒有提取與分類相關的直接有用的數(shù)據(jù)信息。PCA方法是一種基于全局的線性特征提取方法,相比于原始數(shù)據(jù),PCA建模具有更好的泛化能力,即在訓練集和驗證集百分誤差近似相等的情況下,在測試集上有更小的測試誤差。LE和DM擴散系數(shù)圖都是非線性降維度方法,其降維度獲得的數(shù)據(jù)建立的模型更好。

      3.2 質(zhì)量預測結(jié)果與討論

      試驗制品成型質(zhì)量分布如圖3所示,淺色線表示質(zhì)量曲線,橫線表示每個工藝狀態(tài)下的平均質(zhì)量,縱線區(qū)分不同的材料或模具溫度,深色曲線表示所有樣本的平均質(zhì)量。由圖3可知,由于工藝差異(模具溫度)和材料狀態(tài)不同(原材料和回用料),使成型制品質(zhì)量整體波動劇烈,分布具有規(guī)律性,但難以直觀地與螺桿位置、壓力曲線建立關系。以均方差為標準,從訓練集上看,原始數(shù)據(jù)的均方差最小,其次是DM、SP、LE,最后為PCA主成分分析法,表明使用原始數(shù)據(jù)訓練的模型與訓練數(shù)據(jù)匹配最好,同時這也與回歸系數(shù)的結(jié)果一致。從驗證集和測試集上看,與訓練集相反,原始數(shù)據(jù)訓練的模型在進行新的數(shù)據(jù)測試時回歸系數(shù)僅為0.8,而一般使用降維度的數(shù)據(jù)所得到的回歸系數(shù)為0.9,且均方差也小于原始數(shù)據(jù)模型,這表明由特征提取獲得的數(shù)據(jù)更加具有代表性,將SP和DM方法獲得的數(shù)據(jù)作為混合數(shù)據(jù)輸入,從表4看出獲得了更好的擬合效果。

      治療后,觀察組和對照2組的臨床治療總有效率均顯著高于對照1組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);觀察組的臨床治療總有效率顯著高于對照2組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。

      圖4、圖5所示是曲線原始數(shù)據(jù)與SP和DM方法降維后的混合數(shù)據(jù)在神經(jīng)網(wǎng)絡質(zhì)量預測上回歸系數(shù)的比較,其中

      =

      表示完全擬合,離此線越近,擬合效果越好。從圖4、圖5可知:原始數(shù)據(jù)在訓練集上回歸系數(shù)達到近0.99,但是在驗證集、測試集上僅為0.77和0.81,造成這一現(xiàn)象的原因有2個:①數(shù)據(jù)過擬合,通過調(diào)整正則參數(shù)或神經(jīng)元數(shù)量改進;②數(shù)據(jù)并沒有代表性,即模型本身沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)在的關系。經(jīng)過試驗調(diào)整神經(jīng)元數(shù)量,發(fā)現(xiàn)結(jié)果沒有改進,說明原因由后者造成。經(jīng)過SP和DM方法降維度后,制品質(zhì)量的預測值不僅在訓練集上,而且在驗證集和測試集上都表現(xiàn)出較高的回歸系數(shù)(>0.92),這表明采用SP和DM方法降維度后,提取了原始數(shù)據(jù)內(nèi)在的高維度、非線性、強耦合的數(shù)據(jù)關系,摒棄了大量的冗余參數(shù),提取的特征不僅使質(zhì)量預測模型運行速度更快,而且提高了準確率。

      4 結(jié)束語

      基于采集的注塑機螺桿位置、壓力信號,分析了主成分分析法、統(tǒng)計分析法、拉普拉斯映射法和擴散系數(shù)圖法4種不同數(shù)據(jù)降維方法提取的特征,建立原材料、模具溫度與制品成型質(zhì)量之間的神經(jīng)網(wǎng)絡模型,進行注射成型過程的故障監(jiān)測和質(zhì)量預測,并設計試驗進行了驗證。試驗結(jié)果表明,通過合適的數(shù)據(jù)降維方法,可以從螺桿位置與壓力的信號中有效判斷制品的原材料、模具溫度是否正常,與未降維的數(shù)據(jù)和主成分分析法相比,拉普拉斯映射法和擴散系數(shù)圖法等非線性降維方法可以解決成型過程曲線與制品質(zhì)量的強非線性問題。同樣應用在制品質(zhì)量預測時,采用拉普拉斯映射法和擴散系數(shù)圖法降維后,在驗證集和測試集上都表現(xiàn)出高于0.92的回歸系數(shù),這表明拉普拉斯映射法和擴散系數(shù)圖法提取了原始數(shù)據(jù)內(nèi)在的高維度、非線性、強耦合的數(shù)據(jù)關系,摒棄了大量的冗余參數(shù),使提取的特征用于質(zhì)量預測模型時具有更好的精度和更高的效率,對發(fā)展基于成型過程傳感曲線的高精度故障診斷和質(zhì)量預測方法、提高塑料熔體注射成型過程的自動化程度具有重要意義。

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