軟測量模型自適應(yīng)校正與高溫場軟測量方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、為了保證生產(chǎn)的安全進行,提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,實現(xiàn)節(jié)能降耗,需要對工業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進行測量。軟測量技術(shù)利用能夠測量或能夠精確測量的過程參數(shù)作為輔助變量,基于輔助變量和主導(dǎo)變量的數(shù)學(xué)模型,實現(xiàn)傳統(tǒng)儀表無法測量的過程參數(shù)的在線預(yù)測,因而成為檢測領(lǐng)域研究的熱點。
  但是,目前軟測量技術(shù)研究缺乏系統(tǒng)規(guī)范的理論框架:而在實際應(yīng)用中,軟測量模型性能隨著過程特性的變化而逐漸惡化,因此需要通過在線校正來維護模型的測量性能,但傳統(tǒng)的大多數(shù)軟

2、測量模型校正方法因存在“盲目校正”問題,其校正效果和實時性有待提高。
  溫度是高溫生產(chǎn)中重要的過程參數(shù),但傳統(tǒng)的接觸式測溫方法存在響應(yīng)時間長、無法在線連續(xù)測量、不能給出對象溫度場等缺點?;诓噬獵CD圖像傳感器的高溫場非接觸測溫方法雖能實現(xiàn)高溫場的在線測量,但作為其測溫理論基礎(chǔ)的大多是基于理想化假設(shè)而推導(dǎo)出的比色測溫公式,實際應(yīng)用中,因理想化假設(shè)不能滿足,導(dǎo)致其測溫誤差較大,測量精度不足。
  論文針對上述問題進行研究,構(gòu)

3、建了系統(tǒng)規(guī)范的軟測量技術(shù)理論框架,該框架由軟測量技術(shù)定義、實現(xiàn)步驟、實施方法(輔助變量選擇、數(shù)據(jù)預(yù)處理、建模、模型維護)三部分構(gòu)成;提出了一種目的性和針對性較強的軟測量模型性能監(jiān)測、評價及其自適應(yīng)校正方法;開發(fā)了基于彩色CCD圖像傳感器的高溫場軟測量系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容及成果如下:
  (1)提出了一種新型的軟測量模型性能評價指標(biāo)。與傳統(tǒng)的基于預(yù)測均方誤差或均方根誤差的指標(biāo)相比,該指標(biāo)具有兩個優(yōu)點:
  ①采用加權(quán)均值濾波減小

4、離線測量噪聲對模型性能評價的影響,避免由于離線噪聲導(dǎo)致校正功能的誤觸發(fā);
  ②基于模型的設(shè)計性能對其當(dāng)前性能進行客觀地評價,使評價指標(biāo)具有更為明確的物理意義。利用這一指標(biāo)可對軟測量模型性能進行有效的監(jiān)測,從而提高了模型校正的目的性和針對性,解決了“盲目校正”問題。
  (2)提出了一種基于頻譜特征分析的過程特性變化類型判別方法。首先采集生產(chǎn)過程中穩(wěn)態(tài)、漸變和突變工況下軟測量模型性能評價指標(biāo)數(shù)據(jù),然后使用不同工況下評價指標(biāo)曲

5、線的頻譜特征訓(xùn)練過程特性變化類型分類器,并利用該分類器判別過程特性變化類型。
  (3)提出了一種基于離線測量數(shù)據(jù)和工況判別的軟測量模型自適應(yīng)校正方法。當(dāng)在線監(jiān)測的模型性能評價指標(biāo)超過預(yù)定統(tǒng)計限時,才觸發(fā)軟測量模型校正功能;然后利用過程特性變化類型分類器判別工況變化類型并采取相應(yīng)的模型校正措施:若過程特性漸變,則利用新的離線測量值對模型進行遞推校正;若過程特性突變,則在歷史數(shù)據(jù)中選取與當(dāng)前測量點相似的樣本構(gòu)建局部建模樣本集,進行模

6、型重構(gòu)。通過對不同類型的過程特性變化類型采用不同的模型校正方法,在保證測量實時性的同時,有效地解決了傳統(tǒng)校正方法的“盲目校正”和校正缺乏針對性的問題,校正頻率明顯低于傳統(tǒng)校正方法,而校正效果則優(yōu)于傳統(tǒng)方法,顯著提高了軟測量系統(tǒng)對過程特性變化的適應(yīng)能力。
  (4)提出了一種新型的適用范圍廣泛的比色測溫公式,建立了帶有煙霧干擾補償和模型自校正功能的基于彩色CCD的高溫場軟測量模型。通過對比色測溫原理和CCD工作原理進行深入的分析和嚴

7、謹?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo),提出了不含任何理想化假設(shè)的改進的CCD比色測溫公式,據(jù)此實現(xiàn)的比色測溫方法的測量精度、可靠性及對不同被測對象的適應(yīng)能力都優(yōu)于傳統(tǒng)的比色測溫方法;針對工業(yè)現(xiàn)場普遍存在的煙霧干擾,構(gòu)建了一種能對測溫結(jié)果進行補償校正的煙霧干擾補償器,提高了測溫結(jié)果的精度和可靠性;通過對高溫場軟測量模型進行在線校正,提高了其對不同測量對象的適應(yīng)能力。
  (5)提出了一種基于干擾源輻射體顏色信息的高溫輻射體圖像識別方法。能夠有效克服現(xiàn)場各種

8、光輻射干擾的影響,準(zhǔn)確識別待測高溫目標(biāo)。
  (6)提出了一種基于兩級模板的CCD圖像噪聲濾波方法。利用一級模板識別圖像邊緣和脈沖噪聲,利用二級模板濾除高斯噪聲。該方法能夠在盡可能保留圖像細節(jié)、避免圖像邊緣模糊的同時濾除CCD圖像噪聲。
  (7)開發(fā)了基于彩色CCD的高溫場軟測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r在線測量高溫輻射體的表面溫度場,并提供詳細的溫度信息供操作者進行分析決策。實驗結(jié)果表明,所開發(fā)的高溫場軟測量系統(tǒng)測溫范圍廣,測

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