Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

Д.т.н. Сигачева В.В., асп. Вейсова А.Е., инж. Козлова Е.Е.

Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна, Россияне

НЕЧЕТКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНО-ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ В

АСТПП

Система автоматизированной технологической подготовки производства (АСТПП) в настоящее время широко используется на швейных фабриках. Швейные изделия изготавливаются в основном из смесовых тканей. В процессе влажно-тепловой обработки (ВТО), во многом определяющей товарные показатели готовой одежды, ткани находятся в напряженно-деформированном состоянии, характерном для оболочек, поэтому требования к выбору режима обработки достаточно высоки [1]. Проведено исследование на основе нечеткого моделирования в целях обоснованного выбора температуры глажения для смесовых тканей. Поскольку режим влажной тепловой обработки (ВТО) согласно стандартам для различных материалов [1] и данным фирм отличается по температуре (140 - 200

С°), то необходим анализ и оптимизация параметров влажно-тепловой обработки: температуры, расхода и величины давления пара при обработке изделий. Поэтому рационально оценить правильность выбора температуры влажно-тепловой обработки ткани смешанного состава костюмной и пальтовой групп на основе нечеткого моделирования, позволяющего решать задачи управления процессами при нечетких входных данных.

Процесс нечеткого вывода представляет собой алгоритм получения нечетких заключений на основе нечетких условий. Он состоит из нескольких этапов. Первым и основным этапом, на основании которого выполняются все остальные процедуры нечеткого вывода является составление системы (базы) нечетких правил продукций, в которых условия и заключения отдельных

правил формируются в форме нечетких высказываний относительно значений лингвистических переменных [2].

Для формирования базы правил системы нечеткого вывода определим входные и выходные лингвистические переменные.

Определение входной лингвистической переменной является достаточно сложной задачей ввиду многокомпонентности волокон смесок. Поэтому на основании анализа всех данных по рекомендованным температурам ВТО в качестве входной переменной использовано отношение температуры обработки ткани из каждого волокна к наименьшему рекомендованному значению температуры для волокон, входящих в смески костюмных и пальтовых тканей. В результате получена числовая шкала коэффициентов – «К», которые использованы как входная величина. Значениям коэффициента соответствует отдельный лингвистический терм из базового терм-множества «К», который изменяется в пределах – (1 - 2,5), представленный в символьном виде, К = {Kn, Ks, Kb } с кусочно-линейными функциями принадлежности µ(K), изменяющимися от 0 до 1 (рис. 1).

В качестве выходной величины принята температура ВТО – «Т», которой соответствует отдельный лингвистический терм из базового терм-множества

Т = {Tn,Ts.Tb},}, изменяющегося от 90 ° до 250° с кусочно-линейными функциями принадлежности µ(T), изменяющимися от 0 до 1.

С использованием входных и выходных лингвистических переменных составлена база правил системы нечеткого вывода.

В качестве алгоритма вывода выбран алгоритм Мамдани поскольку в наибольшей степени соответствует содержанию исследования, который порождает рассмотренные выше и ниже этапы. Процесс разработки системы нечеткого вывода реализован в интерактивном режиме в fuzzy TECH MATLAB. Алгоритм включает: фаззификацию – подготовку лингвистических терм-множеств входных переменных путем нахождения значений функций принадлежности исходных данных (рис.1);

Рис. 1. Входная лингвистическая переменная

агрегирование – определение степени истинности условий по каждому из правил; активизацию – определение степени истинности каждого из подзаключений; аккумуляцию – процесс нахождения функции принадлежности для лингвистических выходных переменных; дефаззификацию.

Дефаззификация выходной лингвистической переменной методом центра тяжести для значений функции принадлежности приводит к определению значений температур, образующих поверхность, приведенную на рис. 2.

Как видно из графика (рис.2), температурные режимы ВТО имеют три участка с практически постоянной температурой ВТО. Левый участок соответствует тканям с низкой температурой размягчения, для которых ВТО не имеет смысла, а возможно проглаживание утюгом, нагретым до температуры примерно 100 °С

Второй горизонтальный участок составляют ткани, содержащие волокна с температурой ВТО от 160 до 170 °С. Сюда входят практически все ткани костюмной и пальтовой групп. Поэтому, несмотря на разброс рекомендуемых температур разных фирм, результаты ВТО получаются удовлетворительными.

Третий участок относится к термостойким тканям, повышение температуры выше 220°С не имеет смысла.

Рис. 2. К выбору температуры ВТО

Таким образом, нечеткое моделирование с наличием больших неопределенностей в значениях входных величин, содержании смесовых тканей позволило получить:

· Четкую закономерность, которая может быть использована при разработке программ управления аппаратами для влажно-тепловой обработки и обоснованного выбора температур при ручной обработке.

· Рекомендацию по составу смесок для тканей пальтовой и костюмной групп с ориентацией на этот участок практически постоянной температуры ВТО.

Литература

1. Франц В.Я. Швейное производство. Справочник по эксплуатации. Том 2. – М.: Издательский центр «Академия», 2007

2. Леоненков А. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH. М.: «БХВ-Петербург», 2003. – 720 с.