【摘要】：我國目前是世界上最大的能源消費國與碳排放國之一,而制造業(yè)則是我國能源消耗的主力,其中離散制造業(yè)量大面廣,正面臨著巨大的節(jié)能減排壓力。本文以國家自然科學基金項目為依托,對離散制造系統(tǒng)的節(jié)能運行機理和方法進行研究,提出了一種實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的節(jié)能運行策略,在不影響系統(tǒng)整體效率的前提下,通過減少機器空載運行時間,實現(xiàn)系統(tǒng)層面的節(jié)能生產(chǎn)制造。本文主要研究內(nèi)容如下:針對離散制造系統(tǒng)中的能耗主體即機器設(shè)備,分析了其運行過程中的能耗特性,并對其工作狀態(tài)與能耗狀態(tài)進行了多粒度的劃分,描述了多粒度狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系。給出了物聯(lián)環(huán)境下基于數(shù)字孿生的離散制造系統(tǒng)主動節(jié)能運行框架。對離散制造系統(tǒng)的節(jié)能運行知識進行了詳細的分類和闡述,并通過加權(quán)模糊Petri網(wǎng)的多網(wǎng)絡(luò)參數(shù)表示能力以及一種矩陣形式化的模糊Petri網(wǎng)推理算法,對離散制造系統(tǒng)的節(jié)能運行知識進行了表示與推理。提出了兩種基于模糊Petri網(wǎng)的離散制造系統(tǒng)節(jié)能運行方法,即分布式節(jié)能運行方法和監(jiān)督式節(jié)能運行方法。分別對兩種節(jié)能運行方法的原理包括輸入輸出變量、以及模糊推理規(guī)則庫等進行了詳細的闡釋,并通過實例具體展示了節(jié)能運行決策的過程。在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了仿真決策模型,以串行制造系統(tǒng)為例進行了多種場景的仿真實驗,實驗結(jié)果驗證了兩種節(jié)能運行方法的有效性。根據(jù)兩種節(jié)能運行方法各自的優(yōu)劣勢,結(jié)合生產(chǎn)實際給出了節(jié)能方法選取的建議。
【圖文】：

研究背景及意義課題來源：國家自然科學基金項目“物聯(lián)環(huán)境下離散制造系統(tǒng)主動節(jié)能生方法研究（編號 71571075）”。1 全球能源消耗現(xiàn)狀能源是社會各行各業(yè)必不可少的重要資源，是支持和促進國家經(jīng)濟發(fā)展、的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，，對人類的生存以及國計民生有著極其重要的意義[1]。各量開發(fā)利用是世界經(jīng)濟和人類社會發(fā)展的重要驅(qū)動力。其中，世界能源消絕大部分都來自于化石能源的消耗。然而隨著化石能源的日益枯竭、溫室題的日益嚴重，人類未來可持續(xù)發(fā)展與能源結(jié)構(gòu)不可持續(xù)供給的矛盾也越，能源正在逐漸成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的瓶頸。能源供給、生態(tài)環(huán)境和，這三大問題已經(jīng)成為 21 世紀世界各國面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文在生產(chǎn)系統(tǒng)的整個運行過程中，機器設(shè)備會存在多個不同的運行狀態(tài)。在作狀態(tài)下，機器設(shè)備會有不同的能耗系統(tǒng)與部件開始運作，因此在各個狀設(shè)備都具有不同的能耗屬性。以一個機床的運行過程為例，其主要包括開機床待機、機床空載、加工運行這四個典型階段。機床工作狀態(tài)的變化過程為：1、機床開機啟動時，電氣照明等外圍系統(tǒng)開通常開機啟動狀態(tài)的持續(xù)時間很短；2、隨后液壓系統(tǒng)和冷卻潤滑系統(tǒng)開始工進入待機狀態(tài)；3、收到加工命令后，主軸驅(qū)動系統(tǒng)啟動，主軸電機開始加加速過程極短，電機功率迅速增長至峰值，隨后逐漸回落穩(wěn)定到規(guī)定值，空載狀態(tài)；4、隨后進給系統(tǒng)開始工作，刀具開始對工件進行切削加工，機工運行狀態(tài)；5、加工結(jié)束后，刀具離開工件，進給系統(tǒng)停止工作，機床再載狀態(tài)，隨后主軸電機逐漸減速直至停止旋轉(zhuǎn)，機床進入待機狀態(tài)；6、最床電源，機床進入停機狀態(tài)。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP301.1;TH16

【參考文獻】

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本文編號：2705503