生物网络启发的高性能PANCF纺丝过程智能模型与协同控制研究

碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。本项目针对我国高性能碳纤维研究基础薄弱、稳定的工程化技术严重缺乏等情况，尤其是针对高性能聚丙烯腈基碳纤维（PANCF）纺丝过程是一个多参数交互影响、多工序的复杂系统，欠缺准确可靠的工艺优化和整体性技术集成，从系统建模与控制角度研究生物网络启发的集成模型、智能优化与协同控制机制，基于智能Agent技术构建面向高性能PANCF纺丝过程的分布式网络控制系统，给出其应用方法，并通过仿真和实验系统验证以上理论与方法的可行性。本项目研究的适合我国国情的高性能PANCF纺丝过程的集成模型、智能优化与协同控制技术，为高性能碳纤维复杂系统的应用建模和协同控制奠定理论与应用基础，为其工程稳定实施提供保证，有着十分重要的理论与现实意义；同时将进一步丰富生物网络结构的研究内容，有助于带动新型智能系统与网络智能的研究和关键技术的突破，在许多相关领域有广泛的应用前景。

高性能碳纤维是国防领域重要的战略物资，也是民用高科技领域迫切需求的新材料。碳纤维成形过程主要包括纺丝流体制备、剪切流体、喷丝口流体拉伸、凝固液中凝固、多环境拉伸、后处理等。碳纤维成形过程是一个多参数交互影响、多工序的复杂系统，目前尚欠缺准确可靠的系统模型、工艺优化和整体性技术集成。本项目针对碳纤维复杂系统的应用需求，研究面向碳纤维成形过程的动态演化建模与协同优化控制，为碳纤维复杂系统的应用建模、智能优化和协同控制奠定理论与应用基础。. 项目从系统建模与控制角度，研究并建立适合我国国情的碳纤维成形过程的动态演化模型、集成优化与协同控制理论与应用技术，研究具备较高抗干扰性和稳定性的复杂系统的动态模型与协同优化控制体系，及相对应的一系列动态建模和协同优化控制方法，可满足碳纤维成形过程的协同控制需求，进而保证纤维成形的高稳定性和高精度等应用需求，为碳纤维复杂系统的稳定实施提供一定的理论基础，为建立我国技术领先的碳纤维生产基地及其应用产业链起到推动作用。项目所包含的研究内容和研究方法，不仅对材料科学的研究具有重要意义，而且对控制科学和系统科学理论的发展更新也具有很强的指导意义。本项目提出的复杂系统的动态模型与协同优化控制策略，可拓展到其他纤维成形过程乃至其它工业生产流程的控制研究与实践中去，在许多相关领域有着广泛的应用前景。