Luận án tiến sĩ ứng dụng mô hình hóa nghiên cứu quá trình quấn ống và mạng ann d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NÞI TRẦN ĐỨC TRUNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HÓA NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH QUẤN ÞNG VÀ MẠNG ANN DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SỢI QUẤN ÞNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHÞ DÞT, MAY Hà Nßi - 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NÞI TRẦN ĐỨC TRUNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HÓA NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH QUẤN ÞNG VÀ MẠNG ANN DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SỢI QUẤN ÞNG Ngành: Công nghß Dßt, May Mã sß: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHÞ DÞT, MAY NGƯỜI HƯàNG DẪN KHOA HỌC: 1. CHU DIÞU HƯƠNG 2. ĐÀO ANH TUẤN Hà Nßi - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận án: "þng dụng mô hình hóa nghiên cÿu quá trình quấn ống và mạng ANN dự báo chất lượng sản phẩm sợi quấn ống" là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thí nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc và khoa học trong quá trình nghiên cứu.

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu của tác giả khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Người hướng dẫn khoa học Tác giả PGS. Chu Diệu Hương Trần Đÿc Trung TS. Đào Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.

Chu Diệu Hương và Tiến sĩ Đào Anh Tuấn, những người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian, tâm sức trao đổi góp ý cùng tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Ban đào tạo, Khoa Công nghệ Dệt may - Da giầy và Thời trang Trường Vật Liệu - Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận án. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty Cổ phần - Viện Nghiên cứu Dệt May cùng các đồng nghiệp đã tạo điều kiện, động viên để tôi được tham gia học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc xin được gửi đến Khoa Cơ khí Chế tạo máy Trường Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội, Nhà máy sợi Vinatex Nam Định, Công ty TNHH Công nghệ cao Skymap đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Cuối cùng, nhưng rất quan trọng là lòng biết ơn xin được gửi tới Gia đình tôi, những người thân yêu nhất đã cùng chia sẻ, gánh vác công vệc để tôi yêu tâm hoàn thành luận án.

Trong quá trình thực hiện luận án, không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được góp ý của các thầy cô, đồng nghiệp và các nhà khoa học để luận án được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Trần Đÿc Trung ii MỤC LỤC Lßi cam đoan. iii DANH MĀC CÁC KÝ HIÞU VÀ CHỮ VI¾T TÀT. vii DANH MĀC CÁC BÀNG BIÂU.

ix DANH MĀC CÁC HÌNH VẼ, Đâ THÞ. TÍNH CÂPTHI¾T CĂA ĐÀ TÀI. Ý NGHĨA KHOA HàC CĂA ĐÀ TÀI LU¾N ÁN. Ý NGHĨA THþC TIÄN CĂA ĐÀ TÀI LU¾N ÁN.

NHỮNG ĐIÂM MàI CĂA LU¾N ÁN. TỔNG QUAN NGHIÊN CĄU. Các đặc tr°ng chÃt l°ÿng sÁn phẩm sÿi quÃn áng. Khái quát về các đặc trưng chất lượng s¿n phẩm sợi quấn ống.

Các đặc trưng chất lượng sợi và ý nghĩa. Độ nhỏ và độ không đều. Độ bền k攃Āo, độ gi愃̀n và các đặc trưng xoắn. Độ x甃 lông, khuyĀt t⌀t và xơ ngoci lai.

Phương pháp đánh giá chất lượng sợi. Các đặc trưng chất lượng quấn búp sợi và ý nghĩa. Khối lượng, đường kính quấn và chiều dài sợi trên búp sợi. XĀp trùng và các t⌀t lỗi ngoci quan khác.

Các y¿u tá Ánh h°áng đ¿n chÃt l°ÿng sÁn phẩm sÿi quÃn áng. Các yĀu tố ¿nh hưởng đĀn chất lượng sợi. ¾nh hưởng cÿa quá trình quấn ống. ¾nh hưởng cÿa thông số công nghệ quấn ống.

Các đặc yĀu tố ¿nh hưởng đĀn m⌀t độ quấn búp sợi. Góc chéo các vòng sợi và đường kính búp sợi. Sāc căng, độ nhỏ cÿa sợi, lực ép cÿa búp lên ống khía. ¾nh hưởng đồng thời cÿa một số yĀu tố.

Ąng dāng mô hình hóa và mô phßng đà nghiên cąu quÃn áng. Khái niệm về mô hình hóa và mô phỏng. Āng dụng mô hình hóa. Āng dụng mô phỏng.

Ąng dāng m¿ng n¢ ron nhân t¿o (ANN) dÿ báo chÃt l°ÿng sÁn phẩm sÿi, dßt. Khái niệm về trí tuệ nhân tco, học máy. Nơ ron sinh học và mcng nơ ron nhân tco. Nơ ron sinh học.

Mcng nơ ron nhân tco. Āng dụng mcng nơ ron nhân tco. 42 K¿t lu¿n ch°¢ng 1 và phát biÃu vÃn đÁ nghiên cąu. NÞI DUNG, ĐàI T¯þNG, PH¾M VI VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU.

Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu. Đối tượng nghiên cāu. Phcm vi nghiên cāu. Ph°¢ng pháp nghiên cąu.

Nghiên cāu tài liệu và kh¿o sát thực tĀ. Xây dựng mô hình quấn ống. Phương pháp thực nghiệm kiểm tra lực ép cÿa búp sợi lên ống khía. Phương pháp thử nghiệm xác định một số đặc trưng CLSP sợi quấn ống.

ThiĀt kĀ sơ đồ thử nghiệm xác định chất lượng sợi trước/sau quấn ống. Phương pháp xác định độ không đều, khuyĀt t⌀t và độ xù lông cÿa sợi trước/sau quấn ống. Phương pháp xác định độ bền, độ gi愃̀n, độ xoắn, độ nhỏ và trcng thái bề mặt sợi trước/sau quấn ống. Phương pháp xác định độ cāng và m⌀t độ quấn búp sợi.

Áp dụng qui hocch thực nghiệm trực giao cấp 2. Các bước thực hiện. Phương pháp xác định các thông số công nghệ tối ưu. Áp dụng mcng ANN để dự báo CLSP sợi quấn ống.

Lựa chọn cấu trúc mcng ANN. Huấn luyện mcng ANN. Tính sai số truyền ngược. C⌀p nh⌀t trọng số.

Mẫu học và mẫu kiểm tra. Đánh giá kĀt qu¿ dự báo. 76 K¿t lu¿n ch°¢ng 2. K¾T QUÀ NGHIÊN CĄU VÀ BÀN LU¾N.

K¿t quÁ nghiên cąu xây dÿng mô hình quÃn áng, xác đßnh và kiÃm tra thông sá căa mô hình. Nghiên cāu xây dựng mô hình quấn ống. Xác định và điều chỉnh v⌀n tốc quấn ống. Xác định và điều chỉnh lực ép cÿa búp sợi lên ống khía.

ThiĀt l⌀p phương trình tính lực ép. Xác định lực ép khi mô men cân bằng lực ép Mv = 0. Xác định lực ép khi mô men cân bằng lực ép Mv ≠ 0. Kiểm tra thông số cÿa mô hình.

K¿t quÁ xác đßnh Ánh h°áng căa thông sá công nghß đ¿n CLSP sÿi quÃn áng. Xác định ¿nh hưởng cÿa v⌀n tốc quấn ống đĀn chất lượng sợi. Xác định và phân tích hình ¿nh bề mặt sợi. Xác định sự thay đổi chất lượng sợi sau so với trước quấn ống.

Xác định ¿nh hưởng đồng thời cÿa một số thông số công nghệ đĀn CLSP sợi. Ma tr⌀n thí nghiệm. ThiĀt l⌀p các phương trình hồi qui. Kiểm tra sự phù hợp cÿa phương trình hồi quy với thực nghiệm.

Phân tích ¿nh hưởng cÿa thông số công nghệ đĀn CLSP sợi. Xác định một số thông số công nghệ tối ưu. Xác định mối liên quan giữa m⌀t độ quấn và độ cāng búp sợi. K¿t quÁ nghiên cąu ąng dāng m¿ng ANN đà dÿ báo CLSP sÿi quÃn áng.

ThiĀt kĀ cấu trúc mcng ANN. Mẫu học, tham số và phần mềm dự báo CLSP sợi. KĀt qu¿ dự báo CLSP sợi. Đánh giá kĀt qu¿ dự báo CLSP sợi cÿa mcng ANN.

Kiểm tra kh¿ năng dự báo CLSP sợi cÿa mcng ANN. 130 K¿t lu¿n ch°¢ng 3. 135 H¯àNG NGHIÊN CĄU TI¾P THEO. 138 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH Đà CÔNG Bà CĂA LU¾N ÁN.

139 TÀI LIÞU THAM KHÀO. 140 PHĀ LĀC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu CV: Hệ sá biến sai độ không đều khái lượng (%) Nm: Chi sá sợi (m/g) Ne: Chi sá Anh của sợi (Ne = 0,590.Nm) H: Độ xù lông của sợi Pđ: Độ bền đứt của sợi khi bị kéo (cN) Ptđ: Độ bền kéo tương đái (cN/tex) T: Sức căng sợi (cN) Tt: Độ nhß của sợi (tex) U: Độ không đều khái lượng của sợi (%) V, Vq/Z1: Tác độ quấn áng (m/phút) N/Z2 TÁi trọng đặt vào đĩa ma sát của bộ sức căng (cN) Z3: KhoÁng cách gữa áng sợi con và khuyết dẫn sợi (cm) F/Z4 : Lực ép của búp sợi lên áng khía (N) U: Mức tăng độ không đều (%) H: Mức tăng độ xù lông (%) Y: Mật độ quấn búp sợi (g/cm3) R2: Hệ sá xác định mái liên quan giữa kết quÁ dự báo và thực nghiệm (Coefficient of Determination) K: Độ xoắn của sợi (xoắn/m) Các chữ viết tắt ANN: M¿ng nơ ron nhân t¿o (Artificial Neural Networks ) AI: Trí tuệ nhân t¿o (Artificial Intelligence) ASTM: Hiệp hội thí nghiệm và vật liệu hoa kỳ (American Society for testing and Materials) C: Độ cứng búp sợi (Shore) CLSP: Chất lượng sÁn phẩm vii CLS: Chất lượng sợi CVCD: Sợi chÁi thô (60% bông, 40% polyester) CVCM: Sợi chÁi kỹ (60% bông, 40% polyester) COCM: Sợi chÁi kỹ 100% bông HHQ: Hàm hồi quy IPI: Chỉ sá khuyết tật (Imperfection Index) ISO: Tổ chức tiêu chuẩn hóa quác tế (International Organization for Standardization) MLP: M¿ng MLP (Multilayer Perceptron) MAE: Sai sá trung bình tuyệt đái (Mean Square Error) MSE: Sai sá trung bình bình phương (Mean Absolute Error) QHTN: Qui ho¿ch thực nghiệm viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang BÁng 1. Nghiên cứu dự báo CLSP sợi, dệt bằng ANN gần đây. Giá trị trung tâm và khoÁng biến đổi của các thông sá công nghệ.

Ma trận thí nghiệm (k = 4; n0 =1). Kết quÁ tính toán Z1, n0, nM, fM. Các thông sá của cơ cấu cân bằng lực ép cần cho 25 phương án thí nghiệm. Kết quÁ xác định áp lực và lực ép bằng thực nghiệm.

Vận tác quấn áng xác định bằng thực nghiệm Z1t, tính toán Z1 và sự chênh lệch ΔZ của các giá trị vận tác. Kết quÁ xác định mức thay đổi độ xù lông của sợi Ne 31/1 CVCD. Kết quÁ xác định mức thay đổi độ xù lông của sợi Ne 30/1 CVCM. Chất lượng sợi sau quấn áng thay đổi theo vận tác quấn áng Vq.

Mức thay đổi các thông sá chất lượng sợi sau quấn áng so với trước quấn áng. Kết quÁ xác định mức thay đổi độ không đều ∆ui(%) của ba lo¿i sợi (Ne 31/1 CVCD, Ne 30/1 CVCM, Ne 30/1 COCM) sau quấn áng so với trước quấn áng .