碳纤维成形过程的动态演变模型与协同控制

碳纤维在国民经济和国防安全领域有重大需求。本项目紧紧围绕碳纤维高性能化和高稳定化的发展方向，针对其精密加工集成体系缺乏和质量波动难以控制的瓶颈问题，系统地开展碳纤维成形过程的动态演变模型与协同控制的基础研究。研究碳纤维成形过程中多重结构宏、微观特征的演化机制，揭示其随生产流程的动态演变规律；提出面向碳纤维成形过程的基于数据驱动和交互式协同进化算法的智能优化设计方法及基于不完全信息的多指标控制与受限概率控制方法，构建其可变约束的多目标网络协同控制系统；构建碳纤维成形过程的集成智能平台及专用软件包，最终建立基于碳纤维成形机理的多重结构及品质控制的新型核心技术体系。以上成果将形成对其它高性能纤维生产过程动态演变机制和协同控制的一般性研究方法，为建立我国与国际水平同步、并形成自己特色和自主知识产权的碳纤维生产体系奠定坚实的理论与应用基础，对促进我国碳纤维工业技术发展有着十分重要的理论与现实意义。

碳纤维在国民经济和国防安全领域有重大需求。本项目紧紧围绕碳纤维高性能化和高稳定化的发展方向，针对其精密加工集成体系缺乏和质量波动难以控制的瓶颈问题，系统地开展了碳纤维成形过程的动态演变模型与协同控制的基础研究。.1、针对碳纤维成形过程中关键的凝固工序，揭示了其动态演变规律，建立了原丝凝固成形过程的动态机理模型和不确定信息下凝固浴扩散模型，给出了其工艺优化方法；.2、针对碳纤维成形过程中关键的牵伸工序，建立了牵伸过程的整体模型并进行分析，给出了其多模型建模方法，通过构建牵伸工艺的多目标动态规划优化模型，对碳纤维多牵伸比进行智能预测；.3、针对碳纤维凝固浴过程的时变、非线性耦合、时滞等特点，提出了智能协同解耦控制、智能可重构控制、迭代学习控制、数据驱动协同控制等多种控制方法；.4、为克服碳纤维多级牵伸过程的多参数交互影响，提出了多级协同解耦控制、免疫自适应协同控制、主动重构智能控制、数据驱动智能控制和多级系统协同控制等多种控制方案以应对各种复杂需求；.5、提出了面向碳纤维成形过程的多种网络化控制方法，构建了其多目标网络协同控制系统；搭建了碳纤维原丝纺丝工艺智能监测与性能智能预测平台，初步形成了基于碳纤维成形机理的品质控制的新型核心技术体系。.项目组在Automatica、IEEE Trans. AC等刊物上发表论文86篇，其中SCI收录64篇；申请国家发明专利28项，其中授权12项，登记软件著作权2项；出版专著2部、教材1部。部分研究成果获国家自然科学奖二等奖（第二单位）、上海市自然科学牡丹奖。已经培养教授3名、副教授2名、12名博士生、15名硕士生。项目组组织国际/国内会议4次。.本项目取得的成果不仅为碳纤维的高性能化与高稳定化奠定理论与应用基础，同时将形成对其它高性能纤维生产过程动态演变机制和协同控制的一般性研究方法，对促进我国高性能纤维工业技术发展有着重要的理论与现实意义。