一种基于多参数协同感知的输送设备集群智能调控方法与流程

本发明涉及智能调控方法，具体涉及一种基于多参数协同感知的输送设备集群智能调控方法。

背景技术：

1、连续柔性带状材料在多个输送段之间沿输送方向连续移动，并在输送过程中承受纵向张力。在工业生产中，当控制中枢接收到生产规格切换指令时，输送设备集群通常需要在不停机状态下完成新旧批次材料的交接。

2、由于设备惯性及控制迟滞，相邻输送段之间存在线速度差。在换批期间，线速度差结合材料自身的弹性形变，会导致新批次材料与旧批次材料的前沿边界与后沿边界产生位置差，进而在空间上形成一段长度动态变化的混合过渡带。

3、若无法预测混合过渡带到达下游分切设备的边界到达时窗，容易导致机械执行机构的动作覆盖区间与混合过渡带发生空间干涉，造成良品误切或废料混入。为减少废料长度，若通过干预相邻输送段的换速顺序来强行收缩上述干涉区间。但这种非同步运转极易在换速过渡阶段诱发剧烈的张力跃变。当张力峰值超过由材料极限抗拉强度决定的允许拉力上限时，会导致系统的拉力安全裕度丧失，从而引发带材断裂或不可恢复变形，产生二次损伤风险。

4、为此，本发明提供一种基于多参数协同感知的输送设备集群智能调控方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多参数协同感知的输送设备集群智能调控方法，以解决不停机换批工况下，平衡空间废料收敛与材料应力安全之间的矛盾。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于多参数协同感知的输送设备集群智能调控方法，包括如下步骤：

4、采集输送设备集群的主轴转速和跨段张力并进行时序同步，解析线速度差与张力变化率，并整合形成换批传动特征；依据换批传动特征确定混合过渡带的空间区间；对空间区间的边界进行跨段坐标换算，得到边界演进路径；

5、依据边界演进路径预测混合过渡带到达各关键工位的边界到达时窗；并将混合过渡带在关键工位形成的空间区间与机械动作覆盖区间进行空间干涉比对，确定出核心干涉区；

6、依据核心干涉区规划相邻输送段的换速顺序，确定换速触发节点；依据换速触发节点和边界到达时窗配置缓存工段的缓存动作，生成混合过渡带的隔离控制方案；

7、在隔离控制方案的受限执行阶段采集张力跃变幅值，依据材料断裂极限判定隔离动作引起的二次损伤；依据二次损伤判定结果重构隔离控制方案，得到柔性修正策略。

8、进一步地，进行所述跨段坐标换算的过程为：

9、获取相邻输送段的安装位置、机械间隙距离和表面实际线速度比建立跨段转移矩阵；

10、利用跨段转移矩阵对所述空间区间的前沿边界坐标和后沿边界坐标进行跨段映射，得到边界位移序列；

11、对前沿边界位移序列和后沿边界位移序列分别进行分段曲线拟合，并对相邻输送段交界节点实施连续性约束，得到边界演进路径。

12、进一步地，得到所述空间区间的过程为：

13、采集各输送段的主轴转速和跨段张力，并进行时序同步处理，得到底层驱动序列；

14、基于底层驱动序列计算各输送段的表面实际线速度、相邻输送段的线速度差和张力变化率，形成换批传动特征；

15、对换批期间的相邻输送段线速度差进行时间积分，得到基础迟滞量；

16、依据材料弹性形变对基础迟滞量进行动态补偿，并结合批次边界投影位置确定混合过渡带的空间区间。

17、进一步地，实施所述连续性约束的过程为：

18、按照输送段划分前沿边界位移序列和后沿边界位移序列，并分别采用三次b样条插值算法构建各输送段内的初始动态轨迹；

19、对相邻输送段交界节点两侧初始动态轨迹的轨迹位置和一阶空间导数进行比较；

20、交界节点两侧的轨迹位置一致但一阶空间导数不连续时，以交界节点位置相同且一阶空间导数连续作为约束，重新拟合交界节点邻域内的三次b样条曲线，得到邻域平滑轨迹；

21、将邻域平滑轨迹与初始动态轨迹进行空间坐标拼接，生成连续性修正后的前沿边界轨迹和后沿边界轨迹；

22、将连续性修正后的前沿边界轨迹和后沿边界轨迹共同确定为边界演进路径。

23、进一步地，进行所述空间干涉比对的过程为：

24、提取混合过渡带形成位置所属上游输送段与关键工位所属输送段之间的表面实际线速度比，计算混合过渡带在关键工位的动态扩散系数和工位扩散区间；

25、将边界到达时窗和工位扩散区间与机械执行机构的动作时间及动作覆盖区间进行时空重叠比对，确定核心干涉区。

26、进一步地，建立所述边界到达时窗的过程为：

27、基于边界演进路径解析总演进长度，按照统一采样周期读取边界当前位置所属输送段的表面实际线速度；

28、以表面实际线速度与统一采样周期的乘积确定单个采样周期内的预测位移；

29、按照时间先后顺序累计预测位移，得到累计位移；

30、若累计位移与总演进长度的差值大于或等于零时，判定边界到达关键工位；

31、若最后一个采样周期内存在剩余距离时，以剩余距离与当前表面实际线速度的比值确定补充耗时；

32、以统一采样周期的累计时间与补充耗时的和值，分别确定前沿边界和后沿边界到达关键工位的预测时间；

33、从两种预测时间中选取较早的预测时间确定为边界到达时窗的时间起点，将较晚的预测时间确定为边界到达时窗的时间终点。

34、进一步地，生成所述隔离控制方案的过程为：

35、获取上游输送段和下游输送段的换速触发节点确定非同步运转区间，得到错位持续时长；

36、依据错位持续时长内的相邻输送段线速度差，计算缓存吸收需求量；

37、读取浮动辊剩余允许行程，依据缓存吸收需求量和浮动辊剩余允许行程确定安全吸收量及截断溢出量；

38、依据安全吸收量、截断溢出量和边界到达时窗生成隔离控制方案。

39、进一步地，识别所述换速触发节点的过程为：

40、计算核心干涉区长度相对于单次机械作用长度的干涉越界差值，并依据干涉越界差值确定相邻输送段的换速触发节点。

41、进一步地，重构所述隔离控制方案的过程为：

42、存在二次损伤风险时，在缓存工段驱动机构允许的控制范围内调整浮动辊的移动速度和加速度，以及浮动辊动作触发时刻，使浮动辊在边界到达时窗的时间起点前完成安全吸收量对应的目标移动行程；

43、不存在二次损伤风险时，保持隔离控制方案中的换速触发节点、浮动辊目标移动行程和裁切隔离指令不变，并将隔离控制方案确定为柔性修正策略。

44、进一步地，判定所述二次损伤风险的过程为：

45、在隔离控制方案开始执行的换速过渡阶段采集动态张力，并经过信号滤波得到张力跃变幅值；

46、根据当前批次材料的极限抗拉强度、材料横截面积和材料疲劳折减系数建立允许拉力上限，并根据张力峰值判定二次损伤风险。

47、本发明的有益效果如下：

48、1.通过建立包含表面线速度比和平移项的跨段转移矩阵对过渡带边界进行空间映射，并引入连续性约束拟合轨迹，修补设备机械间隙造成的局部坐标断层，平滑跨段交接节点的空间跳变，提升边界演进路径与真实物料流转状态的吻合度。

49、2.通过预测边界到达时窗，并结合相邻输送段间的级联状态推导动态扩散系数，充分考量物料因设备拖拽拉伸或堆叠挤压产生的二次形变，提升关键工位预测状态的真实度。将混合过渡带受扩散影响后的空间区间与机械执行机构的动作覆盖区间进行时空重叠比对，锁定发生物料混杂的具体机械动作节拍，有利于减少常规方法中单纯时间维度对比带来的裁切错位问题，提升废料剥离及核心干涉区界定的可靠性。

50、3.根据错位持续时长内的线速度差计算缓存吸收需求量，并结合浮动辊的剩余允许行程分配缓存动作，深度挖掘并复用生产线固有的机械暂存能力以吸收干涉物料，并在方案生成中引入防撞物理边界核验，降低控制指令引发设备机械越界的风险，提升隔离控制方案在工业现场的适用性。

51、4.本发明在隔离动作执行阶段采集张力跃变幅值，并结合材料疲劳特性建立的允许拉力上限进行应力越界核验以判定二次损伤风险，及时识别强行干预动作可能引发的极限物理拉扯。依据损伤风险降低浮动辊的动作强度或减少目标吸收行程进行指令重构，以位移让步换取张力缓冲余量，在废料收缩极限与材料力学承受极限之间达成动态平衡，有利于减少带材断裂事故发生，增强柔性修正策略对连续产线的安全保护作用。