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本書針對碳纖維生產過程的動態建模與智慧控制的若個方面進行了較系統地闡述和討論。全書共分為十章。第一章介紹了研究背景和相關技術，第二章對碳纖維原絲的製備工藝與生產過程進行了闡述，第三章到第十章對碳纖維生產過程主要工序的動態建模、智慧控制與優化方法進行了詳細設計。
前言
第1章 緒論1
1.1引言1
1.2PAN基碳纖維的發展2
1.3複雜工業過程的建模與控制3
1.3.1複雜工業過程的建模3
1.3.2複雜工業過程的控制4
1.3.3複雜工業過程的優化8
1.4生物啟發的智慧建模與優化控制9
1.4.1適應性免疫機制9
1.4.2神經內分泌免疫系統的調節機制11
1.4.3基於神經-內分泌-免疫調控體系的智慧建模與優化控制13
1.5小結14
參考文獻15
第2章 碳纖維原絲的製備工藝與生產過程21
2.1引言21
2.2碳纖維原絲生產的基本工藝流程22
2.3碳纖維原絲生產過程的主要工藝環節24
2.3.1碳纖維原絲的噴絲及凝固過程工藝24
2.3.2碳纖維原絲的多級牽伸過程工藝27
2.4小結30
參考文獻30
第3章 碳纖維原絲凝固成形過程的動態機理建模33
3.1引言33
3.2碳纖維凝固機理34
3.3碳纖維凝固過程的徑向擴散模型35
3.3.1溶劑和非溶劑的擴散模型35
3.3.2擴散係數與數值模擬分析39
3.3.3徑向擴散模型與模擬分析46
3.4碳纖維原絲凝固成形的動態機理模型52
3.4.1凝固過程動態機理子模型53
3.4.2動態綜合模型的建立57
3.4.3動態機理模型的數值計算方法58
3.4.4數值計算結果與分析61
3.5不確定資訊下碳纖維凝固浴中的擴散模型70
3.5.1白色雜訊影響下的碳纖維紡絲擴散過程模型71
3.5.2紡絲環境突變下的碳纖維凝固浴擴散模型73
3.5.3凝固浴溶劑脈衝給料時的紡絲擴散過程模型75
3.5.4時滯影響下的碳纖維凝固浴擴散模型77
3.6小結83
參考文獻84
第4章 碳纖維牽伸過程的建模與分析87
4.1引言87
4.2牽伸過程的模型88
4.2.1形變行為力學關係88
4.2.2牽伸過程的張力模型90
4.2.3牽伸過程的電機模型92
4.3牽伸過程的整體模型模擬93
4.4多級牽伸過程的數學模型94
4.4.1多級牽伸系統的組成94
4.4.2碳纖維的三級牽伸過程模型95
4.5碳纖維牽伸過程的多模型建模方法96
4.5.1期望*大化演算法96
4.5.2基於EM演算法的多模型辨識97
4.5.3碳纖維牽伸過程的多模型建模仿真99
4.6小結101
參考文獻101
第5章 碳纖維原絲紡絲凝固過程工藝優化104
5.1引言104
5.2基於退化抗體檢測的快速克隆選擇演算法105
5.2.1克隆選擇演算法簡介106
5.2.2退化抗體檢測的基本思想107
5.2.3基於退化抗體檢測的CSA流程108
5.2.4退化區域大小計算方法110
5.3碳纖維原絲濕法紡絲工藝優化112
5.3.1碳纖維原絲紡絲工藝模型112
5.3.2紡絲環節工藝優化112
5.4小結115
參考文獻116
第6章 碳纖維牽伸工藝的智慧優化118
6.1引言118
6.2碳纖維加工的牽伸工藝118
6.3牽伸工藝的多目標動態規劃優化模型119
6.3.1動態規劃模型119
6.3.2動態規劃模型的求解120
6.3.3多目標動態規劃模型的演算法實現121
6.3.4牽伸比的動態規劃結果123
6.4碳纖維牽伸比的智能預測125
6.4.1SVR-ARX模型126
6.4.2智慧果蠅優化演算法128
6.4.3IFOA-SVR-ARX-ARMA模型129
6.4.4模擬比較結果132
6.4.5ARMA誤差修正模型135
6.5小結136
參考文獻136
第7章 碳纖維凝固過程的智慧控制139
7.1引言139
7.2碳纖維凝固浴的耦合機理模型140
7.2.1凝固浴系統組成140
7.2.2液位元模型141
7.2.3溫度模型141
7.2.4濃度模型142
7.2.5凝固浴綜合數學模型143
7.3無故障情況下的解耦控制器設計143
7.3.1解耦控制器的結構144
7.3.2解耦控制器的模擬驗證145
7.4基於神經內分泌解耦調節原理的智慧協同控制148
7.4.1神經內分泌系統的解耦控制原理148
7.4.2凝固浴智慧解耦控制演算法148
7.4.3實驗結果與分析153
7.5基於生物免疫系統的凝固浴可重構控制157
7.5.1碳纖維凝固浴的故障類型分析157
7.5.2可重構控制的原理159
7.5.3基於生物免疫機制的可重構控制方法161
7.5.4免疫可重構控制系統的設計165
7.6小結171
參考文獻171
第8章 碳纖維多級牽伸過程的智慧控制175
8.1引言175
8.2智慧無模型自我調整控制175
8.2.1無模型自我調整控制176
8.2.2智慧無模型自我調整控制器的設計184
8.3碳纖維蒸汽牽伸工藝的智慧無模型自我調整控制188
8.3.1雙輸入雙輸出的智慧無模型自我調整控制器189
8.3.2飽和蒸汽牽伸工藝的智慧無模型自我調整控制190
8.4基於粒子群優化演算法的水浴牽伸無模型自我調整控制192
8.4.1碳纖維水浴牽伸過程及模型分析192
8.4.2粒子群優化演算法194
8.4.3基於粒子群優化演算法的無模型自我調整控制方法196
8.4.4基於PSO-MFAC的碳纖維水浴牽伸程序控制198
8.5基於改進混合蛙跳演算法的水浴牽伸控制系統200
8.5.1基本的蛙跳演算法200
8.5.2改進的混合蛙跳演算法201
8.5.3測試函數實驗202
8.5.4碳纖維水浴牽伸過程的優化控制204
8.6基於細胞因數網路的多級牽伸水浴協同解耦控制205
8.6.1人體細胞因數網路結構206
8.6.2基於細胞因數網路的多級解耦網路207
8.6.3控制系統模擬及結果分析209
8.7碳纖維牽伸工藝環節的人工免疫故障診斷210
8.7.1改進型免疫演算法211
8.7.2改進型免疫演算法的步驟214
8.7.3模擬實驗216
8.8小結217
參考文獻218
第9章 碳纖維原絲性能的智慧預測222
9.1引言222
9.2基於SAGA-SVR的碳纖維原絲性能預測222
9.2.1基於SAGA的SVR預測模型222
9.2.2碳纖維原絲性能的智慧預測225
9.3基於免疫遺傳演算法的碳纖維預氧絲性能預測228
9.3.1FKIGA-BP神經網路228
9.3.2碳纖維預氧絲的性能預測模型231
9.3.3模擬結果與分析232
9.4小結234
參考文獻234
第10章 碳纖維原絲紡絲工藝智慧監測系統236
10.1引言236
10.2碳纖維原絲紡絲的協同式專家系統237
10.2.1知識庫的建立237
10.2.2推理機制238
10.2.3IRBF推理機制239
10.2.4原絲紡絲工藝專家系統優化242
10.2.5碳纖維原絲紡絲協同式專家系統實現244
10.3碳纖維原絲紡絲智慧監測系統設計249
10.3.1智慧監測系統的總體設計250
10.3.2智慧監測系統的詳細設計251
10.4智慧終端機監測系統的實現254
10.4.1系統開發環境254
10.4.2系統框架設計254
10.4.3系統的具體實現255
10.4.4系統的測試結果260
10.5小結262
參考文獻262
索引264
