华侨大学;华侨大学南安智能制造研究院谭援强获国家专利权
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龙图腾网获悉华侨大学;华侨大学南安智能制造研究院申请的专利一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120510980B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511005462.7,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法及装置是由谭援强;李杰;鄢世焱设计研发完成,并于2025-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法及装置,涉及颗粒材料混料技术领域,该方法利用离散元法构建混料过程的物理仿真模型,能够精确模拟颗粒物料在不同混料设备内的混合行为,涵盖多种工艺参数。并引入数据驱动技术,借助机器学习算法,利用DEM仿真生成的大量高保真数据训练预测模型,从而构建出融合物理机理与数据智能的混合模型。该模型不仅可以根据输入的混料工艺参数快速、准确地预测混料效果指标,还能反向预测出相应的最优工艺参数,有效提高生产效率。旨在解决现有混料工艺中存在的优化依赖经验、效率低下、成本高昂以及难以精准预测混料效果等问题。
本发明授权一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于离散元法与数据驱动的混料质量预测方法,其特征在于,包括: 创建混料工艺的颗粒动力学仿真模型,获取输入参数集,根据输入参数集对颗粒动力学仿真模型进行仿真处理,得到离散元仿真结果数据集,其中,所述颗粒动力学仿真模型包括非球形颗粒几何模型和混料工艺几何模型,具体为: 采用多球面法或超二次曲面法构建非球形颗粒几何模型,使用三维建模软件构建混料工艺几何模型,并获取stl文件,作为混料工艺几何模型的输入; 在所述颗粒动力学仿真模型的基础上,输入预设的不同工艺参数和物性参数,创建多个颗粒动力学仿真模型,得到多目标离散元混料模型,以模拟同填充水平、转速、颗粒物性情况下的颗粒运动; 获取输入参数集,根据输入参数集对多目标离散元混料模型进行DEM仿真处理,输出颗粒运动数据集以及混料质量指标,得到离散元仿真结果集,其中,所述颗粒运动数据集包括颗粒位置、速度、接触力,所述混料质量指标包括均匀性指数、偏析指数、混料时间; 从所述离散元仿真结果数据集中提取多个混料质量指标,创建初始的数据驱动模型,并采用预设的机器学习算法模型对初始的数据驱动模型进行训练,具体为: 从所述离散元仿真结果数据集中提取混料罐内部各个区域某一粒径组颗粒质量分布均匀性、偏析指数以及混料时间T,并将其整理成预设的数据格式,创建初始的数据驱动模型,其公式为:,,,为混料罐内部各个区域某一粒径组颗粒质量分布均匀性,为混料系统中某颗粒组的标准差,为混料系统中某颗粒组的平均属性,为当前采样单元内的颗粒属性数量,为设置的采样单元的数量,为当前采样单元中某一类颗粒的浓度,为偏析指数,为预先设定的系统内细颗粒的质量分数; 采用机器学习算法模型对初始的数据驱动模型进行训练,以建立工艺参数与质量指标之间的相互映射关系,其中,所述机器学习算法模型包括XGBoost、MLP、KNN或Polynomial; 将预设的混料质量目标值输入至训练后的数据驱动模型中,生成混料工艺参数预测值,比对工艺参数预测值与实际值,得到比对结果,并根据所述比对结果进行模型训练或得到最优驱动模型,生成最终的预测结果,根据所述预测结果,自动调整混料设备运行参数。
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