模糊数学在纺织工程中的应用

模糊数学在纺织工程中的应用

【摘要】这篇文章首先介绍了模糊数学，接着对于模糊数学在纺织工程中的重要性进行了初步的分析，最后重点探讨了模糊数学在纺织工程中的应用。

【关键词】模糊数学，纺织工程，应用

一、前言

大家为了把纺织生产实践的经历进行总结，并且升华为科学的理论以辅导新的生产实践，就要不断地对生产实践中呈现的各种表象和疑问加以剖析，使用模糊数学能够很好的对纺织工程进行剖析。

二、模糊数学的概述

在日常生活中，我们遇到的概念不外乎两类。一类是清晰的概念，对象是否属于这个概念是明确的。例如；人、自然数、正方形等等。要么是人，要么不是人、要么是自然数、要么不是自然数、要么是正方形，要么不是正方形。另一类概念对象从属的界限是模糊的，随判断人的思维而定。例如：美不美？早不早？“便宜不便宜？等等。西施是我国古代公认的美女，有道是“情人眼里出西施”，这就是说，在一些人看来未必那么美的人，在另一些人眼里，却美得可以与西施相比拟。可见，“美”与“不美”是不存在一个精确的界限的。再说“早”与“不早”，清晨五点，对于为都市“梳妆打扮”的清洁工人来说可能算是迟了，但对大多数小学生说，却是很早很早的。至于便宜不便宜，那更是随人的感觉而异了！在客观世界中，诸如上述的模糊概念要比清晰概念多得多。对于这类模糊现象，过去已有的数学模型难以适用，需要形成新的理论和方法，即在数学和模糊现象之间架起一座桥梁。它，就是我们要讲的“模糊数学”。

三、模糊数学在纺织工程中的重要性

从20世纪60年代美国教授提出关于模糊数学隶属函数的概念起，模糊数学(不确定性数学)就表现出了其强大的生命力和渗透力，应用领域不断扩大，而兴起于美国、日本的模糊工程的应用，如家电、温度控制、设备控制都得到了良好的社会经济效益。同样，作为中国一个较大产业的纺织业，模糊数学及控制也得到了应用。纺织在发达国家属于技术性产业，而在中国，纺织是劳动密集性的产业，各种技术的应用相对较少，造成纺织产业规模大而效益不高。由于纺织生产工艺流程长，分支较多，一些过程控制随意性较大，普通的定量控制已不能满足纺织生产的需要。而在纺织生产过程中控制又相当重要，纺织厂许多模糊性的东西是靠人为控制，由于人的能力的局限性，控制质量不是很高，产品质量较差。

四、模糊数学在纺织工程中的应用

原棉的各项品质指标的优劣很难协调统一，致使在配棉时往往顾此失彼，因此，生产实践迫切需要一种简便可靠的原棉品质的综合定量分析方法，以指导配

棉工作。

综合评判是对具有多种属性的事物，或者说其总体优劣受多种因素影响的事物，作出一个合理的综合这些属性或因素的总体评判。所谓对原棉品质进行模糊综合评判，就是采用模糊数学中的模糊分等和隶属度的概念，对原棉主要品质指标进行总的评价的定量计算方法。它可以计算出原棉的综合评判指数，并可根据数值的大小，得到所有原棉优劣排列顺序。此外，还可根据计算结果，对各种原棉品质优劣的原因进行分析。这样，原棉品质的各项指标便统一于评判指数之中了。

原棉质量的指标众多，包括：上半部长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率、反射率、黄色深度、成熟度指数、纤维棉结、短绒率等，这些指标从不同角度反映了原棉的物理性能。当多种原棉混合后，对不同品种的成纱质量的影响各有不同的，在分析诸多因素时，应抓住主要因素，进行综合评判。在进行综合评判时，涉及到指标的权重，权重的确定应是动态的，即：同一原棉指标值，在不同品种、不同时期的成纱质量指标中的权重是不同的。评判指数反映了原棉的综合特性，对提高配棉精度，特别是处理接批棉有着积极的意义。

1、棉纤维品质的相关性分析

相关性分析是研究事物的相互关系，测定它们联系的紧密程度，揭示其变化的具体形式和规律性的统计分析方法。

（一）、棉纤维长度

从理论上讲，棉纤维长度大，可增加成纱中纤维之间的搭接长度，纤维间抱合力增加，成纱强力大，当纱线受外力作用时，滑脱纤维根数减少，成纱强力差异变小，在其它条件相同时，纤维愈长，成纱质量愈高。棉纤维长度与成纱质量成正比。

（二）、马克隆值

马克隆是表示原棉品质的一个关键指标，马克隆值对成纱质量的影响实际上是纤维细度与成熟度对成纱质量的综合影响。对同一原棉品种，马克隆值过高时，纤维过成熟，纤维很粗，成棒状，扭曲较少，纺同样号纱时，纱线截面内纤维根数减少，纤维抱合力较差，成纱强力较低。马克隆值过小时，纤维很细，成熟很低，纤维卷曲少，成纱强力同样较低。马克隆值对成纱质量的影响是非线性的。

（三）、棉纤维整齐度

纤维整齐度对成纱品质的影响情况是；纤维愈整齐，短纤维含量愈低，成纱表面越光洁，纱的强度提高。纤维整齐度与成纱质量成正比。

（四）、棉纤维强度

棉纤维具备一定的强度，这是纤维具有纺纱性能的必要条件之一，因为棉纤维在纺纱过程中，要不断的受到外力的作用，使其纺制成一定形状、一定粗细、一定强力的纱线。单纤维强度高，纤维本身断裂困难，则组成的纺纱质量高。单纤维强力低或强力不匀率大，成纱中弱环增多，成纱质量降低。棉纤维强度与成纱质量成正比。

2、原棉品质综合评判模型

对于原棉品质优劣评定这一问题，其主要影响因素有上半部平均长度、马克隆值、断裂比强度、整齐度指数。评定时先对每一个具体的影响因素评定等级，然后利用加权平均法进行综合。

3、配棉技术经济模型

（一）、人工选择配棉的主要步骤

人工选择配棉的主要步骤如下：对已检验的原棉分类排队；分析上期成纱质量，配棉成分，确定本期配棉标准；根据原棉品质、库存、当前生产等情况，确定本期配棉队数、主体成份，并相应地规定使用包数的上下限；先以棉台容量为约束条件（定值），组成初步配棉方案；根据经验，试算几项重要混棉指标，凭经验或运用经验公式预测成纱质量，若达不到要求再另选一方案.将几个方案综合比较后，择优选择实施方案；按接批原则处理断批棉。

（二）、配棉技术经济模型的建立

所谓配棉数学模型，就是对配棉问题抽象化了的数学表述，即运用适当的数学语言定量化地描述配棉问题的内在规律，从整体结构上描述配棉过程中各相关因素的依存关系和变化规律。

（1）、决策变量

决策变量是由决策者考虑和控制的因素，这是建立数学模型的首要问题，对同一个问题，决策变量可以有不同的选择，决策变量不同，数学描述就不同，控制过程的发展也不同。因此，选择哪因素作为决策变量，应从易于决策、易于控制、易于求解、符合实际等方面来确定，既要合理，又要可行。

（2）、约束条件

约束即规则和限制。约束条件反映了决策变量与参数之间的应遵循的规则、限制和范围，它是由所研究的问题的特点所确定的。配棉过程较为复杂，因此，必须抓主要条件，抓对分析问题起决定或直接作用的条件。当然，也必须考虑一些特定的条件，不仅要保证每个约束条件合理，而且能使整个约束条件统一协调。