[发明专利]一种太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统

权利要求书

1.一种太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于：包括太阳能硅片多线切割机、传感器、数据采集卡、数据库和上位机，所述传感器安装在太阳能硅片多线切割机上，所述传感器与数据采集卡相连，所述数据采集卡分别与数据库、上位机相连，所述上位机包括数据预处理模块、最小二乘预报模型建模模块、惩罚系数优化模块、产品质量预报模块和结果显示模块，所述数据预处理模块与数据库相连，所述最小二乘预报模型建模模块与数据预处理模块相连，所述惩罚系数优化模块与最小二乘预报模型建模模块相连，所述最小二乘预报模型建模模块与产品质量预报模块相连，所述产品质量预报模块与数据库、结果显示模块相连。

2.如权利要求1所述的太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于，所述数据预处理模块的功能，通过如下步骤来实现：

1)从历史数据库中采集系统关键变量的数据以及对应的产品质量数据作为训练样本数据；

2)对进行标准化处理，得到输入矩阵X：

其中，N为数据样本数，为输入数据样本的均值，σ_x为输入数据样本的标准差；

3)对进行标准化处理，得到输出矩阵Y：

其中，N为数据样本数，为输出数据样本的均值，σ_y为输出数据样本的标准差。

3.如权利要求2所述的太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于，所述最小二乘预报模型建模模块的功能，通过如下步骤来实现：

1)按下式计算核矩阵K：

其中，K_ij＝exp(-||x_i-x_j||/θ²)，i＝1，2，...，N，j＝1，2，...，N，θ是核参数，x_i和x_j分别是第i和j个输入样本数据；

2)用最小二乘法求解如下线性方程组，得到b和α：

其中，1_v＝[1，...，1]^T，I为单位矩阵，上标T表示矩阵的转置，γ是惩罚系数，b是偏置量，α＝[α₁，...α_i，...，α_N]^T，α_i，i＝1，...，N是拉格朗日乘子。

4.如权利要求3所述的太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于，所述惩罚系数优化模块的功能，通过如下步骤来实现：

1)生成n个随机数，分别记为生成n个随机数，分别记为上标0表示初始值，令迭代步数K＝0；

2)依次将作为惩罚系数，代入最小二乘预报模型建模模块进行建模，并计算每个模型的均方根误差

3)对进行比较，找出最小值，对应的序号记为k^*，令

4)比较ε⁰，...，ε^K，找出最小值，对应的序号记为K^*，令

5)分别按下式计算和

其中，ω是惯性权重，ξ是“认知”系数，η是“社会”系数，c₁和c₂是[0,1]区间内的均匀分布的随机数，Υ是约束因子；

6)判断是否满足终止条件，如果达到最大迭代次数或对应的适应度小于预定阈值，则终止迭代，g^k为最优的惩罚系数；否则，K增加1，返回2)继续迭代。

5.如权利要求4所述的太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于，所述产品质量预报模块的功能，通过如下步骤来实现：

1)从数据库中实时采集系统关键变量的数据

2)进行标准化处理

3)计算产品质量预报标准化值

4)进行反标准化得到产品质量预报值

6.如权利要求5所述的太阳能硅片多线切割机产品质量在线预测系统，其特征在于，所述结果显示模块的功能，是将产品质量预报模块计算得到的预报值在上位机显示。