基于瞬-稳态能量联动分析的机床节能方法及人机协同碳排放优化研究

基本信息
批准号:71701113
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:贾顺
学科分类:
依托单位:山东科技大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:袁清和,任大伟,张超,于文涛,姬生波,李体斌,相政杰,刘倩
关键词:
碳排放过程优化低碳制造人机协同能量消耗
结项摘要

CNC machine tools are widely used in discrete manufacturing, which consume a large amount of energy and result in significant carbon emissions. Energy-saving and emission reduction potential for CNC machine tools is great. It is of great theoretical and practical value to study energy and carbon emissions modeling and energy-saving and emission-reduction methods of CNC machine tools. The energy consumptions and carbon emissions of transient states of machine tool and operator are often overlooked. In fact, carbon emissions of transient states and operator are an important part of carbon emissions of machine-operator system and cannot be ignored. The energy consumptions/carbon emissions of transient states and operator will be considered in this project. Typical machine-operator system in discrete manufacturing is taken as the research object. Linear/nonlinear fitting, transient-steady energy linkage analysis and multi-objective optimization methods will be used to achieve project objectives. The project focuses on the research of energy characteristics and energy modeling method of transient states of CNC machine tools, transient-steady energy linkage analysis method, comprehensive energy optimization method of machine tools considering transient-steady energy interaction, carbon emission rate modeling for activities of operator, and carbon emissions co-optimization method of machine-operator system during non-cutting process. This project aims to guide the best coordination of CNC machine tools and operators, to provide effective theoretical guidance and method support for energy-saving, low-carbon and high efficiency operating of machine-operator system. The outcome of this project has a very important guiding significance for the energy-saving and emission reduction of manufacturing industry.

离散制造业中数控机床量大面广,其能耗与碳排放显著且节能减排潜力巨大。研究数控机床能量与碳排放建模及节能减排方法,具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。机床瞬态过程以及与机床配合的操作者相关的能量与碳排放经常被忽视,实际上其碳排放是机床-操作者系统综合碳排放的重要组成部分,是不容忽视的。本项目则将机床瞬态过程及操作者能量消耗/碳排放纳入研究范围,以离散制造业中典型数控机床-操作者系统为研究对象,采用线性/非线性拟合、瞬-稳态能量联动分析和多目标优化等方法技术,重点研究数控机床瞬态能量特性规律与建模方法、瞬-稳态能量联动分析方法、考虑瞬-稳态能量交互影响的数控机床综合能量优化方法、操作者活动碳排率建模方法以及非切削过程人机协同碳排放优化方法,用于科学指导数控机床与操作者的最佳配合,为数控机床-操作者系统节能低碳高效运行提供有效的理论指导和方法支撑,对于制造业节能减排具有十分重要的指导意义。

项目摘要

离散制造业中数控机床量大面广,其能耗与碳排放显著且节能减排潜力巨大。研究数控机床能量与碳排放建模及节能减排方法,具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。本项目主要开展了数控机床瞬态能量特性规律与建模方法、瞬-稳态能量联动分析方法、考虑瞬-稳态能量交互影响的数控机床综合能量优化方法等研究。项目研究过程中提出了一种改进的材料钻削功率建模方法,功率预测精度高于96%;提出了一种数控机床-操作者系统综合能量模型构建方法,推荐了与传统节能策略不同的节能策略,实现了更好的节能效果;创新性地提出了一种数控机床负荷-能量效率评估与监测方法,数控机床综合能量效率分析与提升奠定基础。项目研究成果为数控机床-操作者系统节能低碳高效运行提供了有效的理论指导和方法支撑,对于制造业节能减排具有十分重要的指导意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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