【摘要】： 隨著制造過程越來越集成化、智能化,在很多大型制造企業(yè)都可以找到復雜制造過程。隨著市場對產品質量要求的不斷提高,企業(yè)需要越來越關注其制造過程的控制問題,因為質量是制造出來的。復雜制造過程往往具有過程變量多、變量交互影響復雜、多工序多平臺等特點,因此很難或幾乎不可能找到一個合適的差分或微分方程來描述過程響應和過程變量之間的關系,從而使得實施過程層面的質量控制變得困難。本文針對復雜制造過程的參數控制問題,在已有的“基于回歸模型的健壯參數控制”方法基礎上,進一步完善其方法學體系和框架,討論了過程變量的新分類和實驗設計效應排序新原則,提出了謹慎控制律的設計方法,開發(fā)了一類自適應可變參數控制圖技術,提出了旨在降低在線調節(jié)頻次的節(jié)約型控制律設計方法,解決了非計量型過程響應的在線觀測問題。同時也通過介紹所提方法在鋼鐵行業(yè)、半導體制造業(yè)、成型過程中的應用分析,證明所提方法是有效且實用的。論文的主要研究工作包括以下五大部分: 一、在現有健壯參數控制方法基礎上,總結并完善了該方法學的理論框架,討論了實驗設計建模階段需要考慮和改進的方面,并提出具有一般性的方法學求解模型。 二、明確考慮模型系數估計誤差和噪聲觀測誤差的存在,在分析了兩類誤差對所提方法控制性能的影響機理之后,設計了相應的謹慎控制策略,該謹慎策略能使原先的基于統(tǒng)計回歸的健壯參數控制方法不敏感于這兩類誤差,提高了該方法在不確定性環(huán)境下的控制性能。 三、針對已經應用了健壯參數控制方法的過程,提出一類自適應可變參數控制圖技術。通過整合控制律信息,對系統(tǒng)響應進行預測,基于預測進行控制圖參數的在線自動調節(jié)。新的自適應控制圖分為兩類:一類主要提高過程變異的跟蹤能力,另一類則著重優(yōu)化控制圖的使用成本。新發(fā)展的控制圖能夠有效地配合基于統(tǒng)計回歸的健壯參數控制方法,共同改善復雜制造過程的質量。 四、在健壯參數控制方法基礎上,考慮盡量減少在線不必要的調節(jié),提出一種節(jié)約型控制律的設計方法。首先提出兩個新的概念:質量邊際和噪聲變化的自補償,并定量分析了兩個概念是如何創(chuàng)造了減少調節(jié)頻次的可能。最后提出全新的控制律設計方法,通過和傳統(tǒng)的控制方法進行比較,指出所提方法在保證工程要求的質量標準的前提下,能夠用更少的調節(jié)頻次達到控制目標。 五、明確考慮非計量型過程響應的在線觀測問題和在所提方法中的應用問題。非計量型過程響應往往不能在線進行直接測量,但對復雜制造過程進行統(tǒng)計回歸建模時,一個必要條件就是過程響應(即過程質量指標)必須是可以定量觀測的。針對這一問題,提出了使用機器視覺和圖像處理技術,實現非計量型過程響應的在線觀測。結合鋼鐵行業(yè)中的連鑄過程,開發(fā)了高溫連鑄過程鋼坯表面質量的在線檢測系統(tǒng)的關鍵算法,為后續(xù)的回歸建模提供了必要的過程響應數據。針對非計量型過程響應和計量型過程變量之間的不匹配關系,提出了使用邏輯回歸方法對連鑄過程進行建模,基于所得邏輯回歸模型,應用所提健壯參數控制方法設計出優(yōu)化控制律,最后得到鋼廠現場工程師的支持,建議得到了成功應用。 本文通過整合和應用統(tǒng)計方法、自動控制理論、謹慎控制理論、控制圖技術、最優(yōu)控制理論和圖像處理方法,提高了基于統(tǒng)計回歸的健壯參數控制方法的魯棒性、自適應性、經濟性和實際應用性。
【圖文】：

通大學博士學位論文 第三章 基于RM-RPC方法的謹慎控制策 .TT T Tβ B x β B x trB B 2 1 e 2 1 4 e 4 n項其實反映的就是噪聲觀測誤差是如何傳遞并影響到過程響應方差的中的圖 3 和圖 4，首先介紹謹慎控制律本身然后通過和確定性控制律的性能比較，表明其更為健壯的優(yōu)點。目標函數，通過優(yōu)化求解，所得的控制變量的最優(yōu)解自然也會最小化該到抑制噪聲觀測誤差對過程控制的負面影響。因此，采用式（3-20）作數進行優(yōu)化求解得到的控制律即是考慮了噪聲因素觀測誤差的謹慎控體地，針對噪聲觀測誤差的謹慎控制策略表現為，當噪聲觀測誤差較大量的自動調節(jié)幅度將會變小，而當噪聲觀測誤差較小時，控制變量的調變大，充分體現了針對過程控制中不確定信息的謹慎態(tài)度。謹慎控制律以及其性能比較后，結合 Jin and Ding (2004)

上海交通大學博士學位論文 第三章 基于RM-RPC方法的謹慎控制策略曲線是在觀測誤差較大的情況下對 B 的控制，它的調節(jié)幅度更小，，已經幾乎接近不調節(jié)了，充分顯示了當環(huán)境信息很不可靠時，控制行為應該偏向于極度謹慎這一思想。特別地，如果噪聲觀測誤差過分大，則謹慎控制律將會把 B 固定在某一個值而不加調節(jié)，這時，謹慎控制律就變成了離線的 RPD 最優(yōu)設置值了。接著，我們將給出謹慎控制律和確定性控制律以及 RPD 方法的性能比較，如圖 3-7 所示。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH164

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本文編號：2669726